ANÁLISE DE MÉTODOS DE PREDIÇÃO DE … · DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO PROGRAMA DE...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMO
Bianca de Abreu Negreiros
ANÁLISE DE MÉTODOS DE PREDIÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO DE HABITAÇÃO EM CLIMA QUENTE-ÚMIDO
COM CONDICIONAMENTO PASSIVO
Natal - RN
2010
Bianca de Abreu Negreiros
ANÁLISE DE MÉTODOS DE PREDIÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO DE HABITAÇÃO EM CLIMA QUENTE-ÚMIDO
COM CONDICIONAMENTO PASSIVO
Dissertação elaborada sob a orientação do
Prof. Dr. Aldomar Pedrini e apresentada
ao Programa de Pós-Graduação em
Arquitetura e Urbanismo da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte - UFRN,
como requisito à obtenção do título de
Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Natal - RN
2010
Divisão de Serviços Técnicos
Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN / Biblioteca Central
Zila Mamede
Negreiros, Bianca de Abreu.
Análise de métodos de predição de conforto térmico de habitação
em clima quente-úmido com condicionamento passivo / Bianca de
Abreu Negreiros. – Natal, RN, 2010.
115f.
Orientador: Aldomar Pedrini.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do
Norte. Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em
Arquitetura e Urbanismo.
1. Arquitetura – Dissertação. 2. Conforto térmico – Dissertação. 3.
Desempenho térmico – Dissertação. 4. Simulação computacional –
Dissertação. I. Pedrini, Aldomar. II. Universidade Federal do Rio
Grande do Norte. III. Título.
RN/UF/BCZM CDU 72(043.3)
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais por me apoiarem sempre.
Ao orientador Aldomar Pedrini pelos ensinamentos e dedicação no desenvolvimento
deste trabalho.
Aos amigos do Laboratório de Conforto – Labcon /UFRN, em especial a Leonardo
Cunha, por toda a ajuda e amizade.
A todos os amigos envolvidos nesta jornada longe de casa, em especial a Naíla Kelly e
Marcus Vinícius, sem os quais não teria conseguido concluir esta dissertação de mestrado.
A CAPES pela bolsa de estudo.
RESUMO
A avaliação de desempenho térmico de edificações ventiladas naturalmente
frequentemente emprega variáveis ambientais de conforto térmico, obtidas por meio de
monitoramento ou por simulações. Essa pesquisa identifica, adapta e aplica os principais
índices de conforto térmico aos resultados de simulações de uma edificação e suas variações,
com o objetivo de identificar formas adequadas de avaliar o desempenho térmico de uma
edificação do tipo residencial com condicionamento passivo para o clima de Natal-RN. A
edificação escolhida para subsidiar as análises foi uma habitação de interesse social projetada
para o clima de Natal-RN. O programa de simulação térmica e energética adotado foi o
DesignBuilder e o arquivo climático foi do tipo TRY. A proposta metodológica consistiu em
duas etapas principais. Primeiramente os índices de classificação de conforto térmico e os
modelos de consideração do efeito do movimento do ar mais importantes foram selecionados
e adaptados às planilhas eletrônicas, cujas saídas gráficas foram elaboradas com a finalidade
de auxiliar a análise. Em seguida, foram modeladas e simuladas variações de uma habitação
de interesse social desenvolvida para Natal-RN, com diferentes transmitâncias e absortâncias
térmicas nos fechamentos, e proteção solar nas aberturas. Os resultados mais expressivos das
simulações foram aplicados nas planilhas com o intuito de avaliar a sensibilidade e as
tendências dos métodos de quantificação de conforto térmico frente às mudanças. Baseado
nos resultados, as adaptações dos métodos e das saídas gráficas atingiram o seu objetivo de
operacionalizar o processo e contribuir para a análise de desempenho térmico de uma
edificação. A consideração do efeito do movimento do ar demonstrou ser relevante na
avaliação do desempenho térmico de edificações. Entre os índices avaliados, destacou-se a
importância do método que considera a radiação térmica e a velocidade do ar, variáveis de
conforto térmico influentes no clima quente e úmido de Natal-RN.
PALAVRAS-CHAVE: Conforto térmico, Desempenho térmico, Simulação.
ABSTRACT
The assessment of building thermal performance is often carried out using HVAC
energy consumption data, when available, or thermal comfort variables measurements, for
free-running buildings. Both types of data can be determined by monitoring or computer
simulation. The assessment based on thermal comfort variables is the most complex because
it depends on the determination of the thermal comfort zone. For these reasons, this master
thesis explores methods of building thermal performance assessment using variables of
thermal comfort simulated by DesignBuilder software. The main objective is to contribute to
the development of methods to support architectural decisions during the design process, and
energy and sustainable rating systems. The research method consists on selecting thermal
comfort methods, modeling them in electronic sheets with output charts developed to
optimize the analyses, which are used to assess the simulation results of low cost house
configurations. The house models consist in a base case, which are already built, and changes
in thermal transmittance, absorptance, and shading. The simulation results are assessed using
each thermal comfort method, to identify the sensitivity of them. The final results show the
limitations of the methods, the importance of a method that considers thermal radiance and
wind speed, and the contribution of the chart proposed.
KEYWORDS: Thermal comfort, Thermal performance, Simulation.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
RTQ-C: Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios
Comerciais, de Serviços e Públicos.
TBS: temperatura de bulbo seco.
TBU: temperatura de bulbo úmido.
Top: temperatura operativa.
TRM: temperatura radiante média.
U: transmitância térmica.
α: absortância térmica.
EER: razão de eficiência energética.
COP: coeficiente de eficiência energética.
Met: taxa de metabolismo
FS: fator solar
FCS: fator de calor solar
UR: umidade relativa
Cp: coeficiente de pressão
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 1
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 5
1.1 Avaliação de desempenho térmico ....................................................................................... 5
1.1.1 Normas ............................................................................................................................ 16
1.1.2 Métodos de classificação de conforto térmico ............................................................. 17
1.2 Efeito do movimento do ar nos critérios de conforto térmico ............................................ 29
1.3 Princípios para melhoria de desempenho térmico para clima quente e úmido .................. 33
1.4 Análise de desempenho térmico ......................................................................................... 36
1.4.1 Experimentação in loco ................................................................................................. 36
1.4.2 Simulação computacional ............................................................................................. 38
1.5 Programa DesignBuilder .................................................................................................... 43
1.6 Base climática para simulações .......................................................................................... 44
1.7 Considerações ..................................................................................................................... 46
2 Método .................................................................................................................................. 48
2.1 Adaptação de modelos de conforto térmico e do efeito da ventilação natural ................... 50
2.1.1 Métodos mais indicados ................................................................................................ 50
2.1.2 Análise das condições ambientais ................................................................................. 52
2.2 Elaboração de saídas gráficas ............................................................................................. 52
2.2.1 Cálculo de temperatura neutra .................................................................................... 53
2.2.2 Cálculo dos limites das zonas térmicas ........................................................................ 53
2.2.3 Identificação de ocorrência de conforto térmico de ambientes ................................. 54
2.3 Simulações do desempenho térmico de uma edificação .................................................... 55
2.3.1 Características da habitação ........................................................................................ 56
2.3.2 Caracterização da edificação no programa DesignBuilder........................................ 57
2.3.3 Seleção das variáveis do modelo ................................................................................... 60
2.4 Análises complementares ................................................................................................... 62
2.4.1 Influência da umidade relativa do ar no conforto térmico ........................................ 62
2.4.2 Sensibilidade dos modelos quanto ao consumo de energia elétrica .......................... 62
3 RESULTADOS .................................................................................................................... 63
3.1 Modelos adaptativos ........................................................................................................... 63
3.1.1 Classificação das condições ambientais ....................................................................... 63
3.1.2 Caso Base ........................................................................................................................ 65
3.1.3 Coberta clara (C1) ......................................................................................................... 68
3.1.4 Coberta sem forro (C2) ................................................................................................. 70
3.1.5 Coberta clara e sem forro (C3) ..................................................................................... 73
3.1.6 Parede escura (P1) ......................................................................................................... 75
3.1.7 Aberturas com sombreamento de 50% (S1) ............................................................... 77
3.1.8 Aberturas com sombreamento de 100% (S2) ............................................................. 79
3.2 Análise por estações do ano................................................................................................ 80
3.3 Fanger e Fanger estendido .................................................................................................. 82
3.4 Graus-hora .......................................................................................................................... 83
3.5 Simulações de consumo de energia .................................................................................... 85
3.6 Influência da umidade relativa do ar .................................................................................. 85
3.7 Discussão dos resultados .................................................................................................... 86
4 Conclusões ............................................................................................................................ 89
4.1 Incertezas experimentais..................................................................................................... 90
4.2 Sugestões para futuros trabalhos ........................................................................................ 91
5 Referências Bibliográficas .................................................................................................. 92
6 Anexos ........................................................................................ Erro! Indicador não definido.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Gráfico de variações das TBS horárias na residência 01- mês de janeiro. ................. 6
Figura 2. Gráfico de quantidade de horas em desconforto – Residência 01 .............................. 6
Figura 3. Exemplificação gráfica de “graus-hora” para aquecimento e resfriamento. ............... 8
Figura 4. Gráfico de temperatura horária para representação de graus-horas ............................ 9
Figura 5. Gráfico de avaliação do desempenho de um caso original para Belém. ................... 10
Figura 6. Exemplo de representação de desempenho para uma habitação (tipo 8) para o clima
de Belém-PA (QUEIROZ e PEDRINI, 2007), para quatro orientações de fachada. ............... 10
Figura 7. Gráfico de comparações entre as distribuições de temperatura a cada intervalo de
2ºC, para um caso base e uma proposta otimizada, para o clima de Salvador. ........................ 11
Figura 8. Gráfico de frequências de ocorrências. ..................................................................... 12
Figura 9. Norma de conforto adaptativo proposta pela ASHRAE Standard 55-2004 para
edificações naturalmente ventiladas. ........................................................................................ 13
Figura 10. Simulações do escoamento do ar para uma determinada taxa de renovação de ar. 14
Figura 11. Distribuição de frequências para a sala da habitação. ............................................. 14
Figura 12. Ocorrências e horas de conforto para a sala da habitação. ...................................... 15
Figura 13. Índice de temperatura efetiva .................................................................................. 18
Figura 14. Zona de conforto de Olgyay .................................................................................... 18
Figura 15. Zona de conforto de Givoni para países quentes em desenvolvimento .................. 20
Figura 16. Gráfico da percentagem de pessoas insatisfeitas (PPI) em função do voto médio
estimado (VME) para a região de estudo em comparação com os dados de Fanger (1972). ... 21
Figura 17. Comparação da zona de conforto térmico com as condições analisadas. ............... 22
Figura 18. Gráfico do cruzamento da temperatura de bulbo seco com o grau de satisfação. .. 23
Figura 19. Zona de conforto térmico proposta por Koenigsberger et al. e a determinada para a
região de estudo, representadas no nomograma da temperatura efetiva, para pessoas
normalmente vestidas e desenvolvendo trabalho leve. ............................................................. 25
Figura 20. Condições ambientais analisadas em relação à zona de conforto determinada por
Araújo. ...................................................................................................................................... 26
Figura 21. Condições consideradas confortáveis por Araújo. .................................................. 26
Figura 22. Condições consideradas confortáveis pelo método de Fanger. ............................... 26
Figura 23. Condições consideradas confortáveis pelo método de Fanger estendido. .............. 26
Figura 24. Zona de conforto utilizada por Oliveira (2006) para Natal baseada no modelo
adaptativo de Humphreys e zona de conforto de Araújo (2001) .............................................. 29
Figura 25. Condições ambientais, em destaque, do clima de Natal-RN que podem se tornar
confortáveis com o movimento do ar. ...................................................................................... 31
Figura 26. Correlação entre o aumento da velocidade do ar e aumento de temperatura do ar . 32
Figura 27. Aumento da temperatura de conforto para diferentes velocidades do ar. ............... 32
Figura 28. Velocidade do ar para aumento do limite de temperatura de conforto ................... 33
Figura 29. Gráfico de custo de decisões x seu impacto no desempenho de uma edificação ao
longo de seu tempo útil ............................................................................................................. 34
Figura 30. Gráfico de temperaturas medidas em habitações com e sem uso de barreiras
radiantes .................................................................................................................................... 38
Figura 31. Gráficos de fontes de fluxo de calor atuantes na edificação ao longo dos dias de
pico de temperatura interna sob diferentes taxas de renovação de ar (1R/h e 10 R/h). ............ 41
Figura 32. Gráfico de temperaturas para o pior e o melhor caso de ventilação analisados. ..... 41
Figura 33. Comparação de consumo de energia para diferentes uso de estratégias ................. 42
Figura 34. Ocorrência de temperaturas no quarto para diferentes usos de estratégias ............. 43
Figura 35. Ocorrência de temperaturas na sala para diferentes usos de estratégias ................. 43
Figura 36. Tela do software Designbuilder, com destaque para os templates pré-configurados
de Coeficiente de pressão. ........................................................................................................ 44
Figura 37. Diagramas estereográficos de radiação solar direta e difusa, respectivamente, de
Natal – RN, 1954. ..................................................................................................................... 46
Figura 38. Diagrama do método proposto. ............................................................................... 48
Figura 39. Relações entre velocidade de ar, diferença entre temperatura radiante e temperatura
do ar, e efeito equivalente à redução da temperatura do ar. ..................................................... 51
Figura 40. Gráfico de temperaturas máximas, médias e mínimas mensais do arquivo climático
TRY de Natal ............................................................................................................................ 52
Figura 41. Detalhes da planilha. ............................................................................................... 55
Figura 42. Exemplo de gráfico para avaliação de desempenho térmico desenvolvido ............ 55
Figura 43. Planta da habitação social utlizada como caso base................................................ 57
Figura 44. Imagem da habitação social construída no campus UFRN ..................................... 57
Figura 45. Perspectiva do modelo de simulação ...................................................................... 58
Figura 46. Indicação das janelas da residência ......................................................................... 61
Figura 48. Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de Auliciems (1981). 63
Figura 49. Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de Nicol e Humphreys
(2002). ...................................................................................................................................... 63
Figura 50. Limites Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de de Dear e
Brager (2002). ........................................................................................................................... 64
Figura 51. Cargas térmicas do caso base .................................................................................. 65
Figura 52. Cargas térmicas do caso com uso de coberta de baixa absortância. ....................... 69
Figura 53. Frequência de temperaturas do caso base e uso de cerâmica clara. ........................ 69
Figura 54. Cargas térmicas do caso sem forro.......................................................................... 71
Figura 55. Freqüência de temperaturas do caso base e caso de coberta sem forro .................. 71
Figura 56. Carga térmica do caso sem forro e com cerâmica clara. ......................................... 73
Figura 57. Freqüência de temperaturas do caso base e caso sem forro com cerâmica clara. ... 73
Figura 58. Cargas térmicas do caso com parede de alta absortância ........................................ 75
Figura 59. Freqüência de temperatura do caso base e caso com paredes de alta absortância .. 75
Figura 60. Cargas térmicas do caso com sombreamento de 50% ............................................ 77
Figura 61. Frequência de temperatura dos casos base e caso com sombreamento de 50%. .... 78
Figura 62. Cargas térmicas do caso com sombreamento de 100% .......................................... 79
Figura 63. Frequência de temperatura dos caso base e caso com sombreamento de 100% ..... 79
Figura 64. Gráficos separados por estações.............................................................................. 81
Figura 65. Classificação de ocorrências de conforto para o método de Fanger e Fanger
estendido. .................................................................................................................................. 82
Figura 66. Comparação de casos analisados por meio do graus-hora. ..................................... 83
Figura 67. Quantificação de graus-hora mensal para os casos analisados. .............................. 83
Figura 68. Comparação entre a quantificação de graus-hora para diferentes limites de
temperatura de bulbo seco do ar. .............................................................................................. 84
Figura 69. Comparação entre a quantificação de graus-hora para diferentes limites de
temperatura. .............................................................................................................................. 85
Figura 70. Influência da umidade relativa na determinação da zona de conforto térmico para o
método de Fanger. .................................................................................................................... 86
Figura 71. Gráfico de desempenho térmico das variáveis do modelo simuladas utilizando
diferentes métodos de classificação de conforto ...................................................................... 87
Figura 71. Quadro 1. Classificação dos melhores desempenhos segundo os métodos de
avaliação. .................................................................................................................................. 88
Figura 72. Saída gráfica da planilha eletrônica “CALCULO DE PMV E PPD_v8.2_IP.xlsx”,
desenvolvida para cálculo de PMV e PPD. ............................................................................ 102
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Valores do fator A em função da velocidade do ar. ................................................... 8
Tabela 2. Modelo proposto de avaliação do desempenho térmico. .......................................... 11
Tabela 3. Parâmetros de conforto térmico para as variáveis ambientais estudadas por Araújo
(2001). ...................................................................................................................................... 22
Tabela 4. Condições ambientais médias registradas por Araújo (2001) em conforto ou
próximas da zona de conforto térmico. .................................................................................... 24
Tabela 5 – Índices de conforto e equações de velocidades utilizadas ...................................... 51
Tabela 6 – Características térmicas dos materiais utilizados no caso base .............................. 58
Tabela 7 – Densidade de potência em iluminação instalada em cada ambiente da habitação . 59
Tabela 8 – Rotinas de ocupação e iluminação dos ambientes .................................................. 59
Tabela 9 – Caracterização dos sistemas utilizados nas simulações .......................................... 60
Tabela 10 – Caracterização dos tipos de sombreamento utilizados nas simulações ................ 61
Tabela 11 - Análise de desempenho do Clima Externo............................................................ 64
Tabela 12 – Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Auliciems (1981).
.................................................................................................................................................. 66
Tabela 13. Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Nicol e Humphreys
(2002) ....................................................................................................................................... 67
Tabela 14 – Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Dear e Brager
(2002). ...................................................................................................................................... 68
Tabela 15 – Análise de desempenho C1 - Coberta de cerâmica clara ...................................... 70
Tabela 16 – Análise de desempenho C2 – Coberta sem forro.................................................. 72
Tabela 17 – Análise de desempenho C3 – Coberta sem forro e com telha cerâmica clara ...... 74
Tabela 18 – Análise de desempenho P1 – Parede de alta transmitância e alta absortância ..... 76
Tabela 19 – Análise de desempenho S1 – Sombreamento de 50% .......................................... 78
Tabela 20 – Análise de desempenho S2 – Sombreamento de 100% ........................................ 80
Tabela 21– Análise de desempenho de caso dividido nas estações do ano .............................. 81
Tabela 22. Classificação de ocorrências de conforto para o método de Fanger/Fanger
estendido. .................................................................................................................................. 82
Tabela 23. Diferenças entre o número de graus-hora de cada caso simulado em relação à
temperatura de .......................................................................................................................... 84
Tabela 24. Cálculo de PMV, PPD e PMV estendido a partir dos dados de campo analisados
por Araújo. .............................................................................................................................. 100
Introdução 1
INTRODUÇÃO
A crescente preocupação ambiental tem estimulado o desenvolvimento de técnicas e
métodos de melhoria do desempenho térmico de edificações, para que proporcionem conforto
aos seus ocupantes com o menor consumo possível de energia de sistemas de climatização
artificial e através da otimização do condicionamento passivo. As formas de análise do
desempenho térmico variam conforme o objetivo e os recursos disponíveis, sendo as formas
indiretas (determinação do consumo de energia dos sistemas de condicionamento artificial e a
avaliação através da análise das variáveis de conforto térmico) as mais recorrentes na
literatura.
Embora o desempenho térmico possa ser caracterizado pelos fluxos de calor e massa e
por um balanço de energia, projetistas tendem a se concentrar mais no impacto dessas
variáveis do que nelas próprias. Ou seja, primeiro se analisa o consumo de energia e/ou o
conforto térmico (o efeito) para depois se concentrar na causa. Há vários motivos para isso,
como o interesse do projetista, as complexidades para realização das medições in loco,
quando se analisa uma edificação construída; as incertezas das simulações computacionais,
que requerem calibração dos modelos, dentre outros. Por isso, o desempenho térmico de uma
edificação frequentemente é associado ao consumo de energia necessário para proporcionar
conforto térmico quando há sistemas artificiais de climatização, ou ao conforto térmico
proporcionado, quando se emprega condicionamento passivo, conforme ilustração abaixo.
CONFORTO
TÉRMICO
UNIFORME
COM CONSUMO DE
ENERGIA ELÉTRICA
CONDICIONAMENTO ATIVO
CONFORTO
TÉRMICO
VARIÁVEL
CONDICIONAMENTO PASSIVO
FLUXOS DE
CALOR E
MASSA
DESEMPENHO TÉRMICO
SEM CONSUMO DE ENERGIA
A.C.
Introdução 2
O método de análise do consumo de energia é o mais frequente na literatura porque
edificações em clima temperado ou frios com os da Europa e América do Norte são
climatizados artificialmente, inclusive as habitações, a exemplo de Santamouris (2004), que
reúne o estado da arte naquele período. Inclusive as normas de eficiência energética desses
países não consideram o condicionamento passivo, como a ASHRAE - American Society of
Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 90.1 E 90.2 (ASHRAE, 2004a;
ASHRAE, 2004b).
A análise do desempenho de edificações com condicionamento passivo, isto é, que não
consomem energia para modificar o clima interno da edificação, frequentemente se emprega a
análise de uma ou mais variáveis de conforto térmico, como as propriedades psicrométricas
do ar (temperatura de bulbo seco e umidade relativa), a velocidade do ar e radiação térmica
por meio de temperatura de globo ou radiante média (AULICIEMS; SZOKOLAY, 1997).
Além das dificuldades de determinação dessas variáveis, seja por monitoramento ou por
simulação, o modo de quantificar o conforto térmico tem suscitado discussões que ganham
destaque com a criação da Lei nº 10.295, de 17 de Outubro de 2001 que dispõe sobre a
política nacional de conservação e uso racional de energia (Lei nº 10.295, de 17 de Outubro
de 2001, 2001).
A quantificação da frequência de horas de conforto térmico se torna necessária para
classificar a qualidade do nível de eficiência energética de edifícios naturalmente ventilados
ou que possuam áreas de longa permanência não condicionadas. Quanto maior a frequência,
maior é a pontuação de um dos componentes da equação que classifica a eficiência energética.
A pontuação pode variar entre níveis “E” ou “1” para ocorrência de horas de conforto inferior
a 50%, até “A” ou “5”, para ocorrência superior a 80% (COMITÊ GESTOR DE
INDICADORES E NÍVEIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA et al., 2009c). O Manual de
Aplicação dos Regulamentos: RTQ-C e RAC-C (COMITÊ GESTOR DE INDICADORES E
NÍVEIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA et al., 2009a) determina que sejam usados os
métodos ASHRAE Standard 55/2004 ou ISO 7730/2005, entretanto ambas opções são
passíveis de críticas devido à polêmica sobre a definição de zonas de conforto térmico,
sobretudo para climas tropicais e ambientes sem condicionamento artificial.
A questão da representatividade dos modelos de conforto térmico ainda requer
pesquisas, conforme demonstrado por De Dear (2009), que estuda modelos adaptativos e
busca reunir dados de campo de pesquisadores de diversas regiões do globo no banco de
dados da ASHRAE. Enquanto não se define a representatividade dos modelos, essa
Introdução 3
dissertação aborda a sensibilidade de modelos de predição de desempenho térmico para
avaliar dados medidos ou resultados de simulações computacionais de habitações sem
condicionamento artificial.
O tema surgiu das discussões de resultados de pesquisas locais de Oliveira (2006) e
Pedrini (2007b). Mudanças nas características de projetos arquitetônicos modelados e
simulados no VisualDOE (ARCHITECTURAL ENERGY CORPORATION, 2005) e
DesignBuilder (DESIGNBUILDER SOFTWARE LTD, 2007) produziram poucas variações
quanto ao conforto térmico. Foram levantadas três causas principais. A primeira está
relacionada aos algoritmos, validados apenas para climas temperado e frio (SULLIVAN;
WINKELMAN, 1998; CRAWLEY et al., 2001), ainda sem validação para clima tropical. A
segunda causa é a necessidade de calibração dos modelos, que requer recursos raramente
disponíveis, como uma edificação com instrumentação e caracterização adequadas,
monitoramento do clima e controle de operação, como a Casa Eficiente empregada por
Pereira (2009). A terceira causa é a falta de sensibilidade dos métodos empregados para
classificar e representar o conforto térmico, assunto discutido nessa dissertação.
A falta de sensibilidade dos métodos de análise de desempenho da edificação está
primeiramente relacionada à escolha do modelo de predição de conforto térmico. Entretanto
também está relacionado ao modo de quantificação da ocorrência de conforto térmico e a
intensidade do desconforto. No caso da regulamentação do nível energético, apenas se
considera os graus-hora das temperaturas internas nos ambientes, usando temperaturas do ar
base de 18ºC (aquecimento) e 26ºC (resfriamento) para o ano completo (COMITÊ GESTOR
DE INDICADORES E NÍVEIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA et al., 2009b). Trata-se de
um método simplificado, entretanto são discutidas outras formas nessa dissertação.
Por fim, há a questão da influência do movimento do ar, uma das principais estratégias
bioclimáticas e de eficiência energética, sobretudo em habitações. Propõe-se a quantificação
de ocorrências de horas em que se pode obter conforto térmico com o movimento do ar, de
forma natural ou de forma mecânica, pois essa última é muito mais eficiente do que o uso de
condicionador de ar.
Com base nas questões discutidas anteriormente, o objetivo da dissertação é identificar
o método mais adequado de quantificar freqüência de horas de conforto térmico de uma
edificação do tipo residencial com condicionamento passivo para o clima de Natal-RN.
Introdução 4
Os objetivos específicos são:
Selecionar um método de classificação de conforto térmico sensível às variações
projetuais;
Selecionar um método de quantificação de conforto e de desconforto térmico;
Considerar a influência do movimento do ar na análise do desempenho de
habitações.
A estrutura da dissertação é composta pelos capítulos de revisão bibliográfica, método,
resultados e conclusões. A revisão bibliográfica destaca normas de desempenho térmico,
métodos de determinação de condições ambientais em conforto e desconforto, princípios de
otimização do desempenho térmico, e análise do desempenho térmico de edificações. O
capítulo de método de pesquisa descreve as abordagens que foram identificadas como as mais
apropriadas com base na revisão bibliográfica, nos recursos disponíveis e nos resultados que
foram sendo obtidos. O capitulo de resultados reúne os principais resultados e considerações
específicas. O capítulo final compreende as considerações gerais e as conclusões.
Revisão Bibliográfica 5
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Na revisão bibliográfica são abordadas as principais normas de avaliação de
desempenho, métodos de quantificação de conforto térmico e o efeito do movimento do ar no
aumento do limite de temperatura de conforto. Em seguida, são citados os princípios para
melhoria de desempenho térmico e discutidas as formas de obtenção de dados necessários
para avaliação de desempenho térmico de uma edificação: experimentação e simulação
computacional.
1.1 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO
A avaliação do desempenho térmico de uma edificação frequentemente está associada
com o cálculo ou medições do consumo de energia consumida pelos equipamentos
necessários para sua climatização. Trata-se de uma prática difundida internacionalmente,
sobretudo em países de clima temperado e frio porque as habitações geralmente apresentam
calefação (SANTAMOURIS, 2005). No Brasil, o Regulamento Técnico da Qualidade do
Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C
(COMITÊ GESTOR DE INDICADORES E NÍVEIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA et al.,
2009c) faz uso de indicadores do consumo de energia porque frequentemente se usa
condicionador de ar. Em edificações que não se usa sistemas artificiais de climatização e no
caso geral das habitações, torna-se necessário aplicar outros critérios porque não há consumo
de energia diretamente relacionado com o desempenho térmico da edificação. O RTQ-C
define que “Para edifícios naturalmente ventilados ou que possuam áreas de longa
permanência não condicionadas, é obrigatório comprovar por simulação que o ambiente
interno das áreas não condicionadas proporciona temperaturas dentro da zona de conforto
durante um percentual das horas ocupadas”. O documento define zona de conforto como
“Zona onde existe satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do
ambiente. Para especificar a hipótese de conforto adotada, utilizar uma das seguintes
normas: ASHRAE Standard 55/2004 ou ISO 7730/2005”.
As formas mais comuns de quantificação de desempenho empregam distribuição de
frequências de temperaturas do ar, a contagem de horas de desconforto anual e graus-hora de
Revisão Bibliográfica 6
desconforto. O método que utiliza a curva de distribuição de frequência de temperatura
expressa a frequência de ocorrência de temperaturas ao longo de determinado período de
tempo permitindo uma rápida leitura do gráfico. O método permite avaliar a variação de
temperatura do ar interna ao longo do tempo, identificar a intensidade de desconforto e os
extremos de temperatura no ambiente. No entanto, não quantifica o tempo de desconforto.
Na dissertação “Análise de desempenho térmico e consumo de energia de residências
na cidade de Manaus” (LOUREIRO, 2003), o gráfico da Figura 1 é usado para mostrar a
evolução de temperatura ocorridas nos ambientes ao longo do mês de estudo e sua variação
em relação ao clima externo.
Figura 1. Gráfico de variações das TBS horárias na residência 01- mês de janeiro.
Fonte: Loureiro, 2003
Nota-se que não é possível identificar a quantidade total de horas em desconforto
ocorridas, para isso a autora utiliza um gráfico para complemento da avaliação de
desempenho térmico que mostra a variação mensal da quantidade de horas em desconforto
das temperaturas monitoradas para a residência (Figura 2).
Figura 2. Gráfico de quantidade de horas em desconforto – Residência 01
Fonte: adaptado de Loureiro, 2003
Revisão Bibliográfica 7
Neste método, de determinação de horas em desconforto, a análise se detém na
contagem total de horas com temperatura interna fora da zona de conforto e menor ocorrência
de horas de desconforto. Desta forma, através do índice de conforto têm-se quantas horas uma
alternativa está em conforto ou não.
Assim como na contagem de fração de horas totais de conforto com temperatura do ar
interna na zona de conforto, a utilização deste método como única forma de avaliação leva a
inobservância da constância de temperaturas do ar ocorridas no período de análise. Esta
característica não permite o estudo das temperaturas do ar atingidas, podendo estas ter
excedido em muitos graus a temperatura do ar limite, causando grande desconforto, como
também pode exceder em poucos graus, não provocando grande desconforto ao usuário,
levando-se em conta a possibilidade de adaptação através de métodos simples.
Na dissertação “Simulação computacional do desempenho térmico de residências em
Florianópolis utilizando a ventilação natural” (MATOS, 2007), o desempenho é quantificado
por meio do parâmetro “graus-hora” que representa a contagem em graus das diferenças entre
a temperatura interna e a temperatura de conforto, resultando as horas em que é necessário o
resfriamento ou aquecimento (horas em desconforto). A área hachurada, acima da linha de
temperatura de 26ºC representa a quantidade de graus-hora de resfriamento e a área hachurada
abaixo da linha de temperatura de 20ºC, representa a quantidade de graus-hora de
aquecimento (Figura 3). Destaca-se que o número de graus-hora geralmente é calculado para
as temperaturas do ar, porém a autora empregou a temperatura operativa (Top) ao invés da
temperatura de bulbo seco (TBS) para evidenciar a contribuição da radiação térmica (ou
temperatura radiante média). A temperatura operativa é “a temperatura uniforme de um
ambiente negro imaginário no qual o ocupante poderia trocar a mesma quantidade de calor
por radiação e convecção que no ambiente real não uniforme” (ABNT, 2005a) e é calculada
de acordo com a Equação 1 da ISO 7730 em que:
rao tAtAt )1(
Em que:
to: temperatura operativa, em °C
ta: temperatura do ar, em °C
tr: temperatura radiante média, em °C
A :fator que depende da velocidade, de acordo com a Tabela 1
Equação 1
Revisão Bibliográfica 8
Tabela 1. Valores do fator A em função da velocidade do ar.
Velocidade do ar (m/s) A
v < 0,2 0,5
0,2 < v < 0,6 0,6
0,6 < v < 1,0 0,7
Fonte: ISO 7730
Figura 3. Exemplificação gráfica de “graus-hora” para aquecimento e resfriamento.
Fonte: (MATOS, 2007)
No método de contagem de graus-hora, a contagem de horas em desconforto mostra a
intensidade do nível de desconforto, porém a distribuição das temperaturas atingidas ao longo
do ano não é percebida, podendo ter um ambiente que atinja temperaturas bem mais elevadas
que outro, mesmo os dois tendo o mesmo valor de graus-hora. Este índice geralmente é usado
para estimar a energia necessária a ser gasta com sistemas de condicionamento artificial de ar.
Considerando-se, por exemplo, uma zona de conforto entre 25 e 29°C e um gráfico de
distribuição de temperaturas ao longo de um dia de dois ambientes, assim chamados caso A e
caso B (Figura 4). O gráfico dos dois apresenta o mesmo valor de graus-hora de desconforto
(9 graus-hora), no entanto nota-se a diferença das temperaturas registradas nos dois casos.
Nesta situação o caso B apresenta temperaturas mais elevadas que o caso A, mas uma
avaliação baseada apenas no método de graus-hora não deixaria claro esta informação.
Ocultando esta distribuição de temperaturas se torna impossível uma análise mais completa
como a discussão: é mais desejável ter um ambiente com temperatura de bulbo seco pouco
acima do limite de conforto por mais tempo, ou que o ambiente tenha temperatura de bulbo
seco muito acima do limite de conforto por pouco tempo?
Revisão Bibliográfica 9
Figura 4. Gráfico de temperatura horária para representação de graus-horas
Fonte: autor
Na pesquisa “Desempenho térmico de tipologias de habitações de interesse social para
6 climas brasileiros”, baseado no projeto de pesquisa “Avaliação de projetos de habitação
popular da Caixa Econômica Federal” (PEDRINI, 2007c), iniciada em 2004, realizou
simulações de centenas de modelos de habitações empregando os programas VisualDOE 4
(ARCHITECTURAL ENERGY CORPORATION, 2005), DesignBuilder
(DESIGNBUILDER SOFTWARE LTD, 2000-2005) e TAS (EDSL, 2001), com diferentes
níveis de profundidade. Como o objetivo da pesquisa foi a determinação de recomendações
projetuais para arquitetos da Caixa Econômica Federal, procurou-se adotar formas
simplificadas para representar o desempenho de cada edificação. A primeira forma adotada
foi a contagem da frequência de horas fora da zona de conforto. Os resultados horários das
simulações foram avaliados quanto ao número de horas de desconforto, tal qual empregado
em trabalhos anteriores (BÁRTHOLO et al., 1999; LAMBERTS et al., 1999; ROAF et al.,
2001).
O critério de escolha se deteve apenas na menor ocorrência de horas de desconforto
(Figura 5). Para facilitar a leitura, mudou-se a contagem da frequência para as horas que
ocorreram temperatura do ar de dentro dos cômodos da habitação entre 19 e 29ºC, limites de
desconforto ao frio e ao calor, respectivamente, como as recomendações de Givoni e no
programa Analysis (LAMBERTS et al., 2003). Essa forma de representação demonstrou ser
pouco sensível às variações dos casos analisados, a exemplo do representado na Figura 6
(QUEIROZ e PEDRINI, 2007).
Revisão Bibliográfica 10
Figura 5. Gráfico de avaliação do desempenho de um caso original para Belém.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
Figura 6. Exemplo de representação de desempenho para uma habitação (tipo 8) para o clima de Belém-
PA (QUEIROZ e PEDRINI, 2007), para quatro orientações de fachada.
Fonte: (QUEIROZ; PEDRINI, 2007)
Com o desenvolvimento da dissertação intitulada “Proposta de um método de
classificação e de desempenho térmico de residências” (OLIVEIRA, 2006) concomitante à
pesquisa “Desempenho térmico de tipologias de habitações de interesse social para 6 climas
brasileiros”, foi proposto outro critério para avaliar o desempenho de forma mais completa,
com a adoção de quatro zonas, que são identificadas na análise de distribuição de temperatura
do ar (Tabela 2).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
jan
fev
mar
abr
mai
jun jul
ago
set
out
nov
dez
mês
núm
ero
de h
ora
s/m
ês
0
10
20
30
40
50
60
Tem
pera
tura
(°C
)
<19°C
>29°C
Tmin
Tmax
Revisão Bibliográfica 11
Tabela 2. Modelo proposto de avaliação do desempenho térmico.
Condições Intervalos de
temperatura
Referências
Desconforto ao frio T < 19ºC Givoni (1992)
Conforto térmico sem
ventilação
19 ≤ T ≤ 29ºC Givoni (1992)
Conforto térmico com
ventilação de até 1m/s
29ºC < T ≤ 33ºC Humphreys (NICOL, 2004) e Szokolay e
Docherty (1999)
Desconforto ao calor T > 33ºC Humphreys (NICOL, 2004) e Szokolay e
Docherty (1999)
As quatro zonas de classificação de conforto térmico podem ser avaliadas no gráfico
de distribuição de frequência acumulada em intervalos de temperaturas. Por exemplo, no caso
da cidade Salvador, comparações de resultados simulados dos ambientes de uma habitação
para dois casos (projeto original e otimizado), demonstram que há mais ocorrência de
temperaturas internas mais altas do que o exterior, e que a otimização do modelo melhorou o
desempenho, principalmente na redução de desconforto ao calor (Figura 7 e Figura 8).
Figura 7. Gráfico de comparações entre as distribuições de temperatura a cada intervalo de 2ºC, para um
caso base e uma proposta otimizada, para o clima de Salvador.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
Revisão Bibliográfica 12
Figura 8. Gráfico de frequências de ocorrências.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
Com a possibilidade de contagem das horas de cada zona, se torna necessário
considerar a importância de cada uma. Por exemplo, é preferível que um projeto apresente um
desempenho térmico com maior ocorrência de horas na faixa de temperatura entre 19 e 29ºC.
Se não for possível, é aceitável que as temperaturas ocorram entre 29 e 33ºC se houver
possibilidade de empregar ventilação (natural ou forçada). Por outro lado, é indesejável que as
temperaturas sejam muito maiores ou menores do que os limites da faixa de conforto térmico.
É importante identificar a importância dessas ocorrências. Por exemplo, ao considerar dois
casos em que o primeiro apresenta 100% de ocorrências de temperatura entre 29 e 33ºC,
enquanto que no segundo, 50% das temperaturas ficam entre 19 e 29ºC e outros 50% ficam
acima de 33ºC, qual seria melhor? Para isso, foi proposta por Oliveira (2006) a Equação 2,
sendo que foi atribuído um peso de 50% às ocorrências de temperaturas na faixa de conforto
aliadas ao uso de ventilação. O peso de 50% foi arbitrado, porém depende de fatores como a
preferência do usuário por ventilação natural ou por ventilador de teto, potencial de ventilação
da habitação, dentre outros.
HCR = H19-29 – H<19 - H>33 + 0,5. H29-33 Equação 2
Em que:
HCR =número de horas de conforto resultante
H<19 = número de horas de ocorrência de desconforto ao frio
H19-29 = número de horas de ocorrência de conforto
H>33 = número de horas de ocorrência de desconforto ao calor
H29-33 = número de horas de ocorrência de conforto com auxílio de ventilação
Com o andamento das pesquisas em paralelo, observaram-se as seguintes limitações
do procedimento anterior:
Inobservância da influência da radiação térmica (ou temperatura radiante média);
Revisão Bibliográfica 13
Inobservância da adaptação dos ocupantes das habitações, representado por
métodos mais recentes, como do conforto adaptativo;
Atribuição de pesos sem respaldo de trabalhos científicos.
Como sugerido por Matos (2007), a temperatura operativa passou a ser considerada
nas análises (ISO, 1994). O cálculo para obtenção da temperatura operativa seguiu a Equação
1 de acordo com a ISO 7730.
A questão da adaptabilidade foi implementada com a adoção da uma faixa de conforto
térmico que relaciona a temperatura média do ar externo com um intervalo de temperatura
operativa interna (DE DEAR; BRAGER, 2002).
Figura 9. Norma de conforto adaptativo proposta pela ASHRAE Standard 55-2004 para edificações
naturalmente ventiladas.
Fonte: DE DEAR e BRAGER, 2002
Como a temperatura operativa também é influenciada pela velocidade do ar, as
análises consideraram a velocidade no interior da edificação com base na correlação
identificada com as renovações calculadas pelo DesignBuilder, velocidade de ar na entrada
das aberturas e velocidade média no interior dos cômodos da edificação identificadas com o
programa TAS (Figura 10).
Com a simulação das renovações do ar dos ambientes foram questionadas maneiras de
estimar a velocidade do ar interna e seu impacto sobre o limite da temperatura de desconforto
ao calor.
Revisão Bibliográfica 14
Figura 10. Simulações do escoamento do ar para uma determinada taxa de renovação de ar.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
Ao final, a curva de distribuição era apenas empregada nas análises (Figura 11) e
somente a ocorrência de horas em conforto térmico era apresentada (Figura 12). Até o
momento de conclusão da pesquisa, a maior dificuldade encontrada foi a identificação de um
método de análise sensível à temperatura de bulbo seco, temperatura radiante média e à
velocidade do ar.
Figura 11. Distribuição de frequências para a sala da habitação.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54
Tbin
nú
me
ro d
e h
ora
s
Ext Ti Tr To
Revisão Bibliográfica 15
Figura 12. Ocorrências e horas de conforto para a sala da habitação.
Fonte: (PEDRINI, 2007c)
Demais estudos também fazem referência à importância de considerar a temperatura
radiante média em suas análises. Para Al-Homoud (2005), uma análise que leve em
consideração tanto a temperatura do ar como a temperatura radiante média é indicado para
avaliar desempenho térmico. O autor indica o uso de temperatura operativa por esta ser
numericamente uma temperatura média ponderada que integra a influência da temperatura do
ar e temperatura radiante média com base respectivamente em seus coeficientes de
transferências de calor convectivo e radiante. Em seu estudo para melhoria do desempenho
térmico de edificações residenciais e de escritórios, Al-Homoud (2005) utilizou para
avaliação de edificações condicionadas ativamente o parâmetro de menor gasto de energia
elétrica durante o ano. Para edificações ventiladas naturalmente, se utilizou a avaliação de
temperatura operativa junto aos limites de conforto estabelecidos pela norma ASHRAE 55-
1992. Este limite de conforto é aceito para faixas de temperatura operativas desde que
assumindo uma ocupação leve com atividades sedentárias (≤ 1,2 met), 50% de umidade
relativa e velocidade média do ar ≤ 30 fpm (0,15m/s) com 10% de insatisfação durante o
inverno e verão resultando numa faixa de conforto de 20 ≤ to ≥ 29°C.
Van der Linden et al (2006) apresentou orientações para conforto térmico em
edificações na Holanda relacionando temperaturas operativas com dois tipos diferentes de
edificações classificados de acordo com seus sistemas de ventilação. Para os dois tipos de
edificação foram especificados limites para 90, 80 e 65% de aceitação de clima interno das
edificações, limitados de acordo com a pesquisa de de Dear e Brager (2001), o valor de 65%
foi especialmente calculado para a pesquisa.
41%
0%
59%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Interior
fra
çã
o d
e h
ora
s d
o a
no frio
calor
conforto
Revisão Bibliográfica 16
1.1.1 Normas
Normas estabelecem a avaliação através do cumprimento de diretrizes construtivas ou
não, ou por comparação. A Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT possui um
projeto de norma (ABNT, 2007) para edificações habitacionais de até 5 pavimentos que
apresenta dois procedimentos para avaliar desempenho térmico, um na fase de projeto através
de simulação computacional, e um para edificações já existentes por meio de medições in
loco.
A norma brasileira NBR 15220-3: Zoneamento Bioclimático Brasileiro e Diretrizes
Construtivas para Habitações Unifamiliares de Interesse Social (ABNT, 2005c) é mais
utilizada em avaliações de desempenho térmico e baseia-se no método da carta psicométrica
de Givoni. A norma divide o território brasileiro em oito zonas bioclimáticas e para cada zona
é feita a descrição do clima e apresentado recomendações aplicáveis na fase de projeto
visando a otimização do desempenho térmico das habitações por meio de sua adequação ao
clima. De acordo com esta norma a cidade de Natal está inserida na Zona Bioclimática 8 e
para ela são estabelecidas as seguintes estratégias:
Aberturas grandes para ventilação com área da abertura maior do que 40% da
área de piso dos ambientes de longa permanência.
Sombreamento de aberturas
Uso de paredes e coberta do tipo leve refletora, o que significa uma adoção do
valor para transmitância térmica de parede menor ou igual a 3,60 W/m².K e da
cobertura, menor ou igual à 2,30 W/ m².K multiplicado pelo fator de correção
da transmitância aceitável para coberturas desta zona
A norma ASHRAE 90.2-2004 – Energy Efficient Design of Low-Rise Residential
Buildings (ASHRAE, 2004c) desenvolvida nos Estados Unidos fornece requisitos mínimos de
eficiência energética para edificações residenciais de até três pavimentos. Suas
recomendações estendem-se para outros países baseadas na divisão de oito zonas climáticas
do território norte-americano ficando sujeitas a questionamentos. São consideradas na norma
a taxa metabólica, a resistência da vestimenta, a temperatura do ar, a temperatura radiante, a
velocidade do ar e a umidade do ar.
Revisão Bibliográfica 17
Comparando as recomendações da norma brasileira e americana, observa-se que a
ASHRAE apresenta valores de transmitância bem menores para a cobertura (U= 0,2
W/m2.K), enquanto desconsidera os valores para as paredes. Ou seja, a norma americana
considera o isolamento da cobertura como principal fator para evitar as trocas de calor com o
meio externo, e por conseqüência, evitar o aumento da temperatura interna durante o dia.
A norma ISO 7730 se aplica à edificações que utilizam condicionamento ativo, onde
as condições de conforto são estáticas e utiliza o índice PMV/PPD para estimar a sensação de
conforto térmico. Para Nicol (2004) essa norma não descreve de forma adequada condições
de conforto uma vez que não inclui o princípio adaptativo, negligenciando temperaturas em
que as pessoas estariam em conforto. Segundo Moujalled et al. (2008) foi comprovado que
usuários de edifícios naturalmente ventilados aceitam uma significante gama de temperaturas
maiores do que as indicadas pela zona de conforto definida pela norma ISO 7730.
1.1.2 Métodos de classificação de conforto térmico
O índice denominado Temperatura Efetiva proposto por Houghten e Yaglou (1923),
determinado na ASHRAE, definiu “linhas de igual conforto” plotadas em carta psicrométrica.
Inicialmente considerava apenas a temperatura e umidade relativa do ar, mas posteriormente,
foi-lhe incorporado o efeito da velocidade do ar e vestimenta. Vernon e Warner em 1932
aplicaram uma correção para a radiação térmica, usando a temperatura de globo no lugar da
temperatura de bulbo seco, passando a denominar o índice de Temperatura Efetiva Corrigida
(TEC). Baseado nos primeiros estudos, Koenigsberger em 1977 desenvolveu um índice de
temperatura efetiva recomendado para pessoas normalmente vestidas e em trabalhos leves
(Figura 13). Segundo Araújo (2001) se comparado com o índice de Givoni e de Fanger, é o
mais apropriado para o clima quente e úmido de Natal-RN para avaliação de atividade
sedentária. Para o cálculo da temperatura efetiva marca-se a temperatura de bulbo seco ou de
globo medida à esquerda e a temperatura de bulbo úmido à direita. A interseção desta linha
com a linha de velocidade do ar deve coincidir com a zona de conforto térmico marcada.
Revisão Bibliográfica 18
Figura 13. Índice de temperatura efetiva
Fonte: Koenigsberger (1977)
Olgyay (1963) propôs uma zona de conforto sobre uma carta bioclimática que
relacionava temperatura de bulbo seco, umidade relativa, velocidade do ar e radiação térmica
(Figura 14). Nesta carta original o conforto é estendido utilizando o movimento de ar até
4m/s. Na sua revisão para regiões tropicais esta velocidade é ampliada até 6m/s.
Figura 14. Zona de conforto de Olgyay
Fonte: Olgyay (1963)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
40
35
25
30
20
15
5
07532
1,5
1,0
0,5
0,1
0
10
15
20
25
30
35
40
Vel
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dad
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/s)
Tem
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de
Bulb
o S
eco (
ºC)
ou
Tem
per
atura
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Glo
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ºC)
Tem
per
atura
de
Bulb
o Ú
mid
o (
ºC)
Zona de Conforto
Temperatura Efetiva
ou
Temperatura Efetiva Corrigida
Revisão Bibliográfica 19
Baseado em pesquisas desenvolvidas nos EUA, Europa e Israel, Givoni propõe uma
carta bioclimática mais evoluída por estender a zona de conforto por meio de estratégias
bioclimáticas em 1968, destacando ter sido elaborada sobre uma carta psicométrica
convencional e por ter utilizado também umidade absoluta como referência. Nela são
adotadas zonas de ventilação com velocidades não superiores a 1,5m/s, por considerar esse
valor compatível com atividades de escritório.
Givoni (1992) propôs uma revisão para sua carta bioclimática com a realização de
uma zona de conforto baseado em estudos que mostravam que pessoas que vivem em cidades
de países em desenvolvimento, situadas em regiões úmidas e quentes, apresentavam-se
aclimatadas para valores superiores de temperatura aos anteriormente delimitados. A carta
psicométrica resultante do estudo apresentou alteração dos limites, demonstrando um maior
inter-relacionamento dos níveis mais altos de temperatura em relação à umidade do ar
(ANDRADE, 1996). Os limites adotados para países quentes em desenvolvimento para
temperatura de bulbo seco (TBS) foram de 18 a 27°C no inverno e 20 a 29ºC no verão e
limites para umidade absoluta de 6g/kg e 14g/kg, para umidade relativa do ar em torno de
50%, chegando a 17g/kg, em torno de 80%.
A carta inclui zonas de estratégias bioclimáticas para expandir os limites da zona de
conforto térmico, como: ventilação, massa térmica, resfriamento evaporativo e aquecimento
solar passivo, calculadas para atender o conforto em uma residência hipotética. Aqui foi
considerada a velocidade de até 2m/s na zona de ventilação, que permitiu uma ampliação das
zonas, destinadas a países desenvolvidos (clima temperado) e para países em
desenvolvimento (clima quente), onde o fator de aclimatação foi levado em consideração.
Atualmente, este método de classificação de conforto térmico é adotado na norma de
desempenho térmico de edificações da ABNT (2005b). Apesar de sugerir condições de
conforto e ajustes através de estratégias de projeto, sua limitação encontra-se na
invariabilidade das condições de conforto aceitáveis ao longo do ano.
Revisão Bibliográfica 20
Figura 15. Zona de conforto de Givoni para países quentes em desenvolvimento
Fonte: Givoni (1992)
Outras formas de determinação de conforto térmico foram propostas, baseadas no
modelo de balanço térmico ou modelo adaptativo. Dentre eles, o mais difundido é o índice
PMV/PPD proposto por Fanger (1972), que emprega o modelo de balanço térmico. Utiliza
como referência de sensação de conforto o resultado de trocas de calor entre o corpo humano
em um ambiente termicamente estável. É empregado na Norma Internacional ISO 7730 e na
norma ASHRAE Standard 55-2004 (DE DEAR; BRAGER, 2002). A norma ISO 7730 se
aplica à edificações que utilizam condicionamento ativo, onde as condições de conforto são
estáticas e utiliza o índice PMV/PPD para estimar a sensação de conforto térmico. Entretanto
este índice possui restrições para aplicação em regiões de clima tropical. Fanger e Toftum
(2002), em reconhecimento às limitações do modelo proposto originalmente por Fanger,
sobretudo quanto à adaptação do usuário, propõe o modelo de Fanger estendido, no qual o
valor do fator de expectativa pode variar de 0,5 a 1,0 e deve ser multiplicado pelo PMV,
sendo de 0,5 para climas quentes durante todo o ano. Para De Dear e Brager (2002) o índice
PMV é apropriado para ambientes com condicionamento artificial de ar, porém os ocupantes
de edificações naturalmente ventiladas se adaptam a uma maior gama de condições que
geralmente refletem os padrões da temperatura externa. Para Nicol (2004), a ISO 7730 não
descreve de forma adequada condições de conforto uma vez que não inclui o princípio
adaptativo, negligenciando temperaturas em que as pessoas estariam em conforto. Para
Moujalled et al. (2008), o uso do índice PMV/PPD para avaliação de conforto térmico
resultaria em sobreaquecimento das edificações durante estações frias e uso excessivo de
condicionadores de ar durante as estações quentes. Isso acontece porque os limites de
conforto térmico são facilmente extrapolados quando ocorrem até mesmo pequenas variações
Revisão Bibliográfica 21
de temperatura radiante ou umidade relativa, comuns na ocupação diurna de edificações
naturalmente ventiladas.
Araújo (2001) analisou as relações entre sensações e variáveis de conforto térmico
para 933 alunos da rede de ensino médio e de 3°grau em 43 salas, dentro de edificações no
clima quente e úmido de Natal-RN. A amostra analisada apresentou uma grande incidência de
resposta de desconforto ao calor, implicando numa curva de distribuição do voto médio
estimado diferente da obtida por Fanger (Figura 16), enquanto que a ISO 7730 prescreve que
os ambientes proporcionem conforto para 90% dos ocupantes (PMV ±5). Segundo a autora a
constatação de que os resultados da relação entre a percentagem de pessoas insatisfeitas e o
voto médio estimado encontrados foram significativamente diferentes, o que inviabiliza a
utilização dos dados para a região de estudo. Em comparação, Fanger (1972) envolveu 1.296
pessoas, em ambiente climatizado artificialmente.
Figura 16. Gráfico da percentagem de pessoas insatisfeitas (PPI) em função do voto médio estimado
(VME) para a região de estudo em comparação com os dados de Fanger (1972).
Fonte: Araújo (2001)
A adoção da zona de conforto térmico proposta por Araújo representada na carta
psicrométrica da Figura 17 considerou os parâmetros de conforto térmico para as variáveis
ambientais estudadas por Araújo (2001) descritas na Tabela 3. Os dados do “Anexo 4 -
Tabulação dos dados das variáveis ambientais e grau de satisfação por sala pesquisada”
(ARAÚJO, 2001) foram identificados usando a média da primeira e da segunda medição dos
vários pontos medidos, e representados na carta psicrométrica por círculos, por meio do
Revisão Bibliográfica 22
programa iGet Psyched!1 (KW ENGINEERING, 2008) (Figura 17). Conforme se observa na
figura, há ocorrências de casos com temperatura de bulbo seco entre 25,1ºC e 28,1ºC que não
são confortáveis, indicando que a adoção exclusiva desta não é suficiente para determinar a
condição de conforto térmico. Essa questão é destacada pela autora, conforme análise da
Figura 18, extraído de Araújo (2001). Para essa faixa de temperatura de bulbo seco que
coincide com a zona de conforto térmico, a ocorrência de desconforto ao frio é quase tão
significante quanto o desconforto ao calor, sendo que atinge freqüências de até 40% para
temperaturas de bulbo seco do ar próxima de 25 a 27ºC.
Tabela 3. Parâmetros de conforto térmico para as variáveis ambientais estudadas por Araújo (2001).
Variável ambiental Parâmetros
Temperatura de bulbo seco 25,1° - 28,1°C
Umidade relativa 69% - 92%
Temperatura radiante média 25,9° - 29,2°C
Velocidade do ar 0,12 - 0,83 m/s
Figura 17. Comparação da zona de conforto térmico com as condições analisadas.
Fonte: desenvolvido com o programa iGet Psyched! (KW ENGINEERING, 2008)
1 O programa está disponível gratuitamente para um período de teste no sítio eletrônico http://www.kw-
energy.com/psych.htm . Trata-se de uma macro para o programa Microsoft Office Excel, desenvolvido com base
nas correlações da ASHRAE.
0,0000
0,0020
0,0040
0,0060
0,0080
0,0100
0,0120
0,0140
0,0160
0,0180
0,0200
0,0220
0 5 10 15 20 25 30 35 40
um
ida
de
ab
so
luta
(kg
H2
O p
or
kg
ar
se
co
)
temperatura de bulbo seco (ºC)
Revisão Bibliográfica 23
Figura 18. Gráfico do cruzamento da temperatura de bulbo seco com o grau de satisfação.
Fonte: Araújo (2001)
A análise dos dados próximos da zona de conforto, reproduzidos na Tabela 4, indica a
influência da temperatura radiante média. Seu efeito mostra mais influência na causa do
desconforto do que a velocidade do ar pode proporcionar conforto para esse determinado
ponto. A umidade não parece influenciar. Como a adoção da zona de conforto é influenciada
pela velocidade do ar e temperatura radiante média, condições com mesmas temperatura de
bulbo seco e umidade relativa podem apresentar respostas diferentes de sensação de conforto.
Outro aspecto que se destaca nas condições próximas da zona de conforto é a
combinação de velocidade do ar com temperatura radiante média, que podem causar variações
para temperaturas de bulbo seco e umidade relativa similares (Tabela 4).
gra
u d
e sa
tisf
ação
(%
)
Revisão Bibliográfica 24
Tabela 4. Condições ambientais médias registradas por Araújo (2001) em conforto ou próximas da zona
de conforto térmico.
pontos TBS
(°C)
UR
(%)
TRM
(°C)
v
(m/s)
Na zona de
conforto? observações
1 24,7 82% 24,85 0,03 não TBS e TRM baixas
2 25,65 81% 26,35 0,29 sim
3 25,8 85% 27,55 0,30 sim
4 25,95 79% 29,00 0,74 sim
5 25,95 77% 26,10 0,30 sim
6 25,95 77% 25,85 0,30 sim
7 26 88% 27,05 0,35 sim
8 26,05 82% 27,30 0,24 não TRM um pouco maior e velocidade um
pouco menor que a anterior
9 26,35 74% 27,75 0,53 sim
10 26,65 73% 28,15 0,72 sim Velocidade e TRM altas
11 26,7 72% 29,40 1,19 sim Velocidade e TRM altas
12 26,7 76% 27,45 0,39 sim
13 26,7 78% 26,70 0,34 sim
14 26,7 62% 27,55 0,84 não TRM acima de TBS
15 27,1 76% 27,85 0,02 sim
16 27,2 76% 27,85 0,02 sim
17 27,2 76% 27,85 0,02 sim
18 27,5 82% 30,65 0,34 não TRM alta
19 27,9 75% 28,80 1,06 não Velocidade alta, porém TRM alta
20 27,95 78% 28,45 0,29 não
21 28 75% 28,80 1,07 não
22 28 76% 28,95 0,32 não
23 28,4 73% 28,65 0,11 não
A carta psicrométrica tem suas limitações para representar outras variáveis além das
propriedades do ar, como velocidade do ar e radiação térmica do entorno. Por exemplo, o
método de Givoni considera apenas o efeito da velocidade do ar e a condição de que
temperatura radiante média é aproximadamente igual à temperatura de bulbo seco.
A análise dos dados de Araújo (2001) demonstra a compatibilidade com a zona de
conforto pelo método da temperatura efetiva corrigida, que considera a velocidade do ar e a
temperatura de globo, pois ambos os estudos apresentam influência da temperatura radiante
média e da velocidade do ar (Figura 19).
Revisão Bibliográfica 25
Figura 19. Zona de conforto térmico proposta por Koenigsberger et al. e a determinada para a região de
estudo, representadas no nomograma da temperatura efetiva, para pessoas normalmente vestidas e
desenvolvendo trabalho leve.
Fonte: Araújo (2001)
Representando-se as 43 condições analisadas pela autora (Figura 20) em carta
psicrométrica, 12 satisfazem os critérios de aceitação de conforto térmico apresentados na
Tabela 3 (ilustrados na Figura 21), 16 são consideradas confortáveis pelo método de Fanger
(Figura 22) e 20 pelo método de Fanger estendido2 (Figura 23). Os dados estão apresentados
no Anexo 6-1.
2 Proposta por Fanger e Toftum (2002) apud Oliveira (2006), no qual o valor do fator de expectativa
pode variar de 0,5 a 1,0 e deve ser multiplicado pelo PMV, sendo de 0,5 para climas quentes durante todo o ano.
Revisão Bibliográfica 26
Figura 20. Condições ambientais analisadas em
relação à zona de conforto determinada por
Araújo.
Figura 21. Condições consideradas confortáveis por
Araújo.
Figura 22. Condições consideradas confortáveis
pelo método de Fanger.
Figura 23. Condições consideradas confortáveis
pelo método de Fanger estendido.
Das 12 condições consideradas confortáveis por Araújo, 10 também são consideradas
confortáveis pelo método de Fanger e 12 são confortáveis pelo método de Fanger estendido.
Como a zona de conforto foi considerada com temperatura radiante média igual à temperatura
de bulbo seco, e como a velocidade do vento e a temperatura radiante média não são passíveis
de representação por meio de eixos na carta psicrométrica, pode haver condições graficamente
mais próximas na zona de conforto ou mesmo na zona de conforto que não são consideradas
confortáveis pelos métodos.
Os modelos adaptativos são baseados em experiências realizadas em campo e
expressam a tendência natural de adaptação humana às mudanças climáticas no ambiente.
Segundo Nicol e Humphreys (2002), o principal princípio do pensamento adaptativo é: se
ocorre uma mudança que produza desconforto, as pessoas reagem de maneira a restaurar o
conforto. Feriadi e Wong (2004) evidenciam que quando os ocupantes têm a liberdade de
modificar o ambiente e fazer ajustes necessários, eles sempre o fazem para compensar as
condições térmicas menos confortáveis.
0,0120
0,0140
0,0160
0,0180
0,0200
0,0220
20 25 30
um
idad
e a
bso
luta
(kg
H2
O p
or
kg a
r se
co)
temperatura de bulbo seco (ºC)
50%
umidade relativa
60%
70% 80% 90% 100%
0,0120
0,0140
0,0160
0,0180
0,0200
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20 25 30
umid
ade
abso
luta
(kg
H2O
por
kg
ar s
eco)
temperatura de bulbo seco (ºC)
50%
umidade relativa
60%
70% 80% 90% 100%
0,0120
0,0140
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20 25 30
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temperatura de bulbo seco (ºC)
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temperatura de bulbo seco (ºC)
50%
umidade relativa
60%
70% 80% 90% 100%
Revisão Bibliográfica 27
Acredita-se que a percepção térmica humana é um processo acumulativo (WONG et
al., 2002). Se o usuário de um ambiente está insatisfeito com as condições térmicas, podem
ocorrer ajustes fisiológicos, comportamentais ou psicológicos para adaptação às condições do
ambiente. O ajuste fisiológico acontece em longo prazo com moradores de locais com climas
mais severos. Os ajustes comportamentais são as ações praticadas pelos usuários para
retomada da condição de conforto, como o controle de aberturas e troca de roupas. O ajuste
psicológico é função da interação das pessoas e a diversidade térmica do ambiente em que
vivem o que pode alterar suas expectativas e sensação de satisfação térmica (SU, ZHANG,
GAO, 2009). Assim, a edificação deve conceder aos usuários a possibilidade de adaptação ao
ambiente. O desconforto aumenta quando não é dado este poder de controle aos usuários ou
se este controle for ineficaz, inapropriado ou inacessível (NICOL; HUMPHREYS, 2002).
Os modelos adaptativos são expressos em equações que associam a temperatura de
conforto com a temperatura externa mensal. Além da temperatura são sugeridas faixas de
conforto, com temperaturas adicionadas ou subtraídas a estes valores mensais encontrados,
onde o usuário também se encontra em conforto de acordo com as possibilidades de
adaptação ou aceitabilidade dos usuários às condições de estresse térmico.
Em 1981, Auliciems apud Szokolay, 2004 apresentou o modelo psico-fisiológico da
percepção térmica que representa a base dos modelos adaptativos. O modelo é resultado de
correlações de dados obtidos em edificações climatizadas e naturalmente ventiladas, assume
pessoas com atividade sedentária e usando roupas de sua escolha. O estudo expressa a
temperatura de conforto com uma variação de ±2,5°C em relação à temperatura de
neutralidade, e restringe esta entre 18 e 28ºC, seguindo a Equação 3.
Tn = 0,31Te + 17,6
Em que:
Tn é temperatura de neutralidade, em °C
Te é temperatura média mensal externa, em °C
Equação 3
Nicol e Humphreys (2002) reafirmaram que a temperatura de conforto em edificações
naturalmente ventiladas é função da temperatura externa, assim como mostrado em estudos
anteriormente desenvolvidos por eles. O estudo mostrou que a relação entre temperatura de
conforto e temperatura externa é estável e apresenta uma equação para cálculo da temperatura
de conforto similar as anteriormente propostas (Equação 4). É recomendada uma variação de
± 2 ºC na temperatura de conforto quando não for possível o uso de alternativas de adaptação
como o uso de movimento do ar e troca de roupas.
Revisão Bibliográfica 28
Tc = 0,54 Te + 13,5
Em que:
Tc é temperatura de conforto, em °C
Te é temperatura média mensal externa, em °C
Equação 4
A última revisão da norma ASHRAE 55 incorporou o princípio de adaptabilidade
proposto por de Dear e Brager (2002). Estes propuseram uma faixa de conforto térmico que
relaciona a temperatura média do ar externo com um intervalo de temperatura operativa
interna. Esta faixa de conforto é recomendada para uso apenas sob as seguintes
circunstâncias:
Espaços condicionados naturalmente onde as condições térmicas são controladas
principalmente pelos usuários através da abertura e fechamento de janelas;
Espaços que podem ter aquecimento artificial, mas o método não se aplica quando
em funcionamento;
Espaços onde não haja sistemas mecânicos de resfriamento;
Espaços onde haja sistemas de ventilação mecânica, porém sem condicionamento
de ar;
Os ocupantes devem estar em atividade sedentária (1-1,4 met) e aptos à livre
adaptação de vestimenta e condições térmicas entre o interior e o exterior.
O modelo é representado pela Equação 5 e seu limite de conforto para 90% de pessoas
satisfeitas é de ± 2,5ºC na temperatura de conforto e de ± 3,5ºC para 80% de pessoas
satisfeitas (Figura 9).
Tc = 0,31Te + 17,8
Em que:
Equação 5
Tc é temperatura de conforto, em °C
Te é temperatura média mensal externa, em °C
Oliveira (2006), em seu trabalho de proposta de método para avaliação de desempenho
térmico de residências em clima quente e úmido, adotou um índice de conforto baseado em
modelo adaptativo, uma vez que este se encaixaria melhor às condições de residências
naturalmente ventiladas em climas tropicais em virtude das maiores oportunidades de
adaptação oferecidas. Oliveira optou por utilizar o modelo adaptativo de Humphreys
Revisão Bibliográfica 29
(Equação 6) cujos resultados encontrados para condições de temperatura do ar coincidem com
a faixa de TBS do ar de Araújo (2001).
Tn = 0,534 x Tm + 11,9
Em que:
Tn é temperatura de neutralidade, em °C
Tm é temperatura média mensal, em °C
Equação 6
Oliveira (2006) propôs a zona de conforto térmico com uma variação de ± 2,5°C em
relação à temperatura de conforto identificada no arquivo climático TRY de Natal-RN,
conforme a Figura 24.
Figura 24. Zona de conforto utilizada por Oliveira (2006) para Natal baseada no modelo adaptativo de
Humphreys e zona de conforto de Araújo (2001)
Fonte: adaptado de Oliveira (2006)
1.2 EFEITO DO MOVIMENTO DO AR NOS CRITÉRIOS DE CONFORTO TÉRMICO
A ventilação natural é uma das principais estratégias bioclimáticas para proporcionar
conforto térmico em clima quente e úmido. Ela pode proporcionar a remoção de calor interno
da edificação e o aumento da perda de calor dos indivíduos devido ao movimento do ar,
influenciando na sensação de conforto ou desconforto dos ocupantes de uma edificação. A
importância da ventilação é suficiente para influenciar o projeto do ambiente construído de
diversas formas. As recomendações projetuais mais adequadas para região de estudo
presentes em Holanda (1976), ressaltam a permeabilidade dos fechamentos com o uso de
elementos vazados e espaços contínuos para permitir ventilação e entrada de luz.
Revisão Bibliográfica 30
O cálculo da remoção de calor de uma edificação por meio de ventilação natural tem
várias complexidades (PEDRINI, 2007a). Programas de simulação térmica e energética como
o DOE e suas derivações, ARCHIPAK, ARQUITROP, BLAST e muitos outros demandam
que o usuário declare rotinas de renovação de ar ao invés de calculá-la, ou seja, as trocas de ar
horárias são declaradas na modelagem da edificação. Apenas os programas de simulação
computacional de fluidos (CFD) são capazes de simular o número de renovações, entretanto
não são viáveis para simulações horárias para o período de um ano. Com a criação do
programa ENERGY PLUS, que incorporou o programa COMIS, e com suas derivações como
o DESIGNBUILDER, o cálculo de renovação de ar passou a ser realizado a cada hora, com
base em dados de direção e velocidade do vento, coeficientes de pressão nas superfícies da
edificação, tamanho e perda de carga das aberturas, dentre outras variáveis. Ainda assim as
incertezas continuam, e vão desde as condições de contorno decorrentes do arquivo climático,
até a falta de capacidade de reconhecer obstáculos geométricos. Entretanto, as incertezas
decorrentes da falta de conhecimento das condições de contorno reais podem ser muito
maiores (de responsabilidade do analista/modelador).
Segundo Oliveira (2006) o aumento de taxas de ventilação diminuem as variações de
comportamento térmico, podendo mascarar o desempenho de um ambiente, uma vez que uma
edificação com envoltória inadequada quanto às transmitâncias térmicas pode obter um bom
desempenho térmico na presença de elevadas taxas de ventilação. Também cita que a
eficiência de uma edificação não pode ser garantida apenas pela presença constante de
ventilação, em virtude das variações na disponibilidade de ventos, principalmente em zonas
urbanas. Portanto, o impacto na escolha da envoltória é maior para condições de pouca
ventilação, já que suas características serão mais importantes no controle térmico.
A segunda influência da ventilação, o aumento da perda de calor dos indivíduos
devido ao movimento do ar, também apresenta as suas complexidades. O movimento do ar
sobre a pele aumenta as transferências de calor e de massa (vapor d´água), aumentando a
perda de calor do indivíduo para o ambiente. A eficácia das perdas de calor é proporcional à
velocidade do ar e a diferença de temperatura entre o ar e a pele, assim como do potencial de
evaporação do vapor d´água, influenciado pela umidade do ar. Esse efeito do movimento do
ar é a estratégia associada à ventilação (LAMBERTS et al., 2003), conforme Figura 25.
Revisão Bibliográfica 31
Figura 25. Condições ambientais, em destaque, do clima de Natal-RN que podem se tornar confortáveis
com o movimento do ar.
Fonte: adaptado do programa Analysis (LAMBERTS et al., 2003)
Quando a temperatura do ar é mais elevada que a temperatura do corpo humano o
movimento do ar torna-se desfavorável por aumentar a sensação de desconforto ao calor.
Também a velocidade do ar no ambiente quando em desacordo com a atividade desenvolvida
pode ser desfavorável, provocando desconforto e dificuldade na realização das tarefas no
ambiente. De fato, Araújo (2001) identificou uma maior sensibilidade de pessoas em relação à
velocidade do ar, no clima quente e úmido de Natal-RN.
O impacto do movimento do ar no conforto térmico, no entanto, é ainda uma área em
aberto quando se trata em considerar seu efeito na determinação dos limites de desconforto ao
calor (SANTAMOURIS; WOUTERS, 2006). O limite máximo de 1 m/s é geralmente adotado
para não levantar papéis em ambientes de escritórios. Em condições muito quentes,
velocidades de até 2 m/s podem ser desejáveis e velocidades acima de 5 m/s são quase sempre
consideradas desconfortáveis para qualquer tipo de atividade exercida. De acordo com vários
modelos de conforto (NICO; HUMPHREYS, 2002; SZOKOLAY, 2004), é possível
compensar o aumento de temperatura do ar através do movimento do ar, ou seja, mesmo em
temperaturas mais altas, quando acompanhadas de maiores velocidades do ar é possível estar
em conforto.
A faixa de conforto desenvolvida por Auliciems (1981, apud SZOKOLAY, 2004)
segue a Equação 7 para faixa de conforto em virtude da velocidade do ar. Segundo Szokolay e
Docherty (1999) a equação para aumento da temperatura limite de conforto deve ser usada
para velocidades do ar de até 1,5m/s, limite definido por acreditar-se que valores superiores
Revisão Bibliográfica 32
causariam efeitos perturbadores no ambiente (os autores se referem a ambientes de trabalho,
como escritórios). Segundo o modelo há um aumento de 4,2ºC na temperatura limite de
conforto para velocidade do ar em 1m/s e 6,1ºC de aumento para velocidade do ar de 1,5 m/s
(Figura 26). A equação estabelecida é:
dT = 6(v-0,2) – (v-0,2)²
Em que:
dT = aumento de temperatura, em °C
v = velocidade do ar, em m/s
Equação 7
Figura 26. Correlação entre o aumento da velocidade do ar e aumento de temperatura do ar
Fonte: adaptado de Szokolay e Docherty (1999)
O modelo de conforto de Nicol (2004) sugere que velocidades do ar superiores a 0,1
m/s e constantes até 1 m/s permitem que a temperatura de conforto se eleve de acordo com a
seguinte equação:
dT = 7 – (50/(4+10v0,5)
Em que:
dT = aumento de temperatura, em °C
v = velocidade do ar, em m/s
Equação 8
Figura 27. Aumento da temperatura de conforto para diferentes velocidades do ar.
Fonte: adaptado de Nicol (2004)
A ASHRAE Standard 55-2004 (OLESEN, 2000) também considera a velocidade do ar
como um fator que pode provocar um aumento no limite superior de temperatura da zona de
Revisão Bibliográfica 33
conforto através do resfriamento fisiológico. O efeito da velocidade do ar é considerado o
mesmo sobre a temperatura de bulbo seco e sobre a temperatura radiante média. Neste modelo
a diferença é que, além de considerar a velocidade do ar, também é considerada a diferença
entre as temperaturas radiante e temperatura do ar (Figura 28). Este modelo é aplicado para
condições com roupas leves entre 0,5 e 0,7 clo e taxa de metabolismo entre 1,0 e 1,3 met e
situações em que os ocupantes têm controle individual do movimento do ar. A velocidade do
ar foi limitada em 0,8m/s devido aos efeitos provocados por velocidades mais elevadas e,
segundo a norma, o aumento da velocidade do ar para compensar maiores temperaturas do ar
e radiante média não deve ser maior do que 3ºC.
Figura 28. Velocidade do ar para aumento do limite de temperatura de conforto
Fonte: adaptado de ASHRAE Standard 55-2004
1.3 PRINCÍPIOS PARA MELHORIA DE DESEMPENHO TÉRMICO PARA CLIMA
QUENTE E ÚMIDO
Segundo Corbella e Yannas (2009) o objetivo do projeto de arquitetura bioclimática é
prover um ambiente construído com conforto físico, sadio e agradável, adaptado ao clima
local, que minimize o consumo de energia convencional e necessite da instalação da menor
potência elétrica possível, o que também leva a mínima produção de poluição. Na busca da
construção desta arquitetura, informações sobre a influência do clima na edificação e de
controle térmico de habitações são necessárias para fundamentar decisões na fase de projeto.
Especialmente as primeiras decisões no processo de projetação podem ser
determinantes para otimizar o desempenho térmico. Decisões tomadas nos primeiros estágios
do processo de projetação custam menos e frequentemente têm um impacto maior no
desempenho da edificação (Figura 29).
Revisão Bibliográfica 34
Figura 29. Gráfico de custo de decisões x seu impacto no desempenho de uma edificação ao longo de seu
tempo útil
Fonte: adaptado de Al-Homoud, (Fonte: 2001)
Para uma adequação ao clima, Holanda (1976), em suas recomendações para construir
no Nordeste, enfatiza que a arquitetura de países mais desenvolvidos deva ser rechaçada na
busca de uma arquitetura tropical em aproximação da cultura e natureza e utilização de
materiais adequados ao clima. De acordo com Szokolay (2004), o melhor a ser feito em
climas quente e úmido é conseguir que a temperatura interna não atinja temperaturas muito
maiores que a temperatura externa. Ou seja, as temperaturas internas devem se aproximar das
externas. Nesta busca, o entendimento dos fenômenos físicos ocorridos na edificação é
imprescindível na produção de uma arquitetura bioclimática.
Segundo Raja et al. (2001) o impacto no controle térmico do edifício é função da
transmissão do ambiente interno através da envoltória do edifício, de acordo com sua massa
térmica e isolamento; da transmissão de luz e energia solar através das aberturas e vidros e da
infiltração do ar externo através de portas e janelas, fissuras e buracos. Papst (1999) além de
considerar o desempenho em função das características construtivas e ventilação, cita o valor
da intervenção dos ocupantes, uma vez que suas ações podem aumentar a temperatura interna
acima do limite de conforto, quando permitem a entrada de radiação e ventilam a edificação
quando a temperatura externa é mais alta que a interna.
Tendo em vista os aspectos que influenciam o controle térmico da edificação, uma
construção deve impedir as condições negativas e empregar os aspectos positivos oferecidos
pelo clima. Wong e Li (2007) reúnem as principais ações que devem ser levadas em
consideração no momento de projetar uma habitação adequada para o clima quente e úmido:
Revisão Bibliográfica 35
Minimizar ganhos de calor durante o dia e maximizar a perda de calor durante a
noite,
Minimizar ganhos internos de calor,
Otimizar a estrutura da edificação principalmente no que diz respeito ao
armazenamento térmico e atraso térmico,
Controlar a radiação solar,
Regular a circulação do ar.
Nestas considerações, dois pontos importantes são o controle da radiação e o uso da
ventilação. No clima quente e úmido, quando combinadas a temperatura de bulbo seco do ar
com a velocidade do ar, pode ser confortável na maioria das horas do ano devido à aceleração
das trocas de calor por convecção entre o corpo humano e o ambiente e promoção de
resfriamento evaporativo do corpo. Quando combinadas com a radiação térmica, o clima pode
ser tornar muito desconfortável. A partir desse balanço, há diversas estratégias que são
apresentadas em diversos níveis de complexidade.
A radiação solar afeta as edificações causando aquecimento penetrando através das
aberturas e sendo absorvida pela envoltória, além destes fatores a alta radiação causa
ofuscamento e deterioração de materiais e influencia as trocas de calor do corpo com o meio.
Os efeitos da radiação sobre as trocas de calor do corpo podem ser expressos em termos de
temperatura radiante média (TRM), medida através do termômetro de globo. A influência da
TRM sobre o corpo depende da vestimenta e da velocidade do ar.
Quando adentra os ambientes através das aberturas, a radiação solar é absorvida pelas
superfícies no interior, causando aquecimento. Sua transmissão é determinada pela orientação
e tamanho das aberturas, tipo de vidro e pela presença ou não de elementos externos de
sombreamento. A característica principal é o fator solar (FS), que corresponde à quantidade
de radiação solar que passa pelo vidro. Um vidro comum deixa passar quase 90% de toda a
radiação solar, enquanto que os vidros eficientes deixam passar menos de 50%. Oliveira
(2006) evidenciou o impacto das cargas térmicas, principalmente a radiação solar, sobre o
desempenho térmico de ambientes observando, a respeito da envoltória, que para uma
ocupação diurna, as variáveis de projeto, representadas na envoltória, apresentam maior
importância em virtude do controle da radiação solar que pode ser feito para prevenir ganhos
de calor.
Revisão Bibliográfica 36
Holanda (1976), além de enfatizar a construção de grandes áreas sombreadas
destacando o aproveitamento da coberta construída com grandes beirais para barrar a
radiação, também destaca a importância da transmitância térmica da coberta, já que esta
recebe três vezes e meia mais radiação solar que os elementos verticais, como paredes e
esquadrias. Segundo ele, os materiais de uso corrente no Nordeste, - o cimento-amianto e o
alumínio – desenvolvidos para outros climas são pobres isolantes térmicos. As
recomendações de Szokolay (2004) abrangem o uso de áticos ventilados que permitam
criação de colchões de ar renovado, reduzindo a transferência de calor por convecção;
sistemas de cobertura refletiva, ou seja, que tenham baixa absortância e barreiras radiantes, e
o uso de isolantes sobre o forro.
A linearidade entre transmitância, absortância e consumo de energia foi evidenciada
por Simas (2009), que em seu trabalho mostrou que quanto menor o valor da absortância,
menor é a influência da transmitância no consumo total de energia. Da mesma forma, quanto
menor a transmitância, menor é a influência da absortância no consumo. Simas (2009)
comparando o fator de calor solar e o consumo de energia demonstra uma linearidade,
destacando que o fator de calor solar pode ser representativo para predizer o impacto da
transmitância e absortância. A NBR 15220 define fator de calor solar segundo a Equação 9.
FCS = 4.α.U
Em que:
FCS: fator de calor solar
α: absortância, em %
U: transmitância, em W/m².K
Equação 9
1.4 ANÁLISE DE DESEMPENHO TÉRMICO
Os dados necessários para avaliar o desempenho térmico de uma edificação podem ser
obtidos por experimentação e por simulação computacional, conforme discutidos a seguir.
1.4.1 Experimentação in loco
A experimentação in loco requer o monitoramento das variáveis climáticas locais e as
variáveis ambientais da edificação, geralmente temperaturas superficiais da envoltória e
Revisão Bibliográfica 37
temperatura interna do ar. Estas medições são realizadas através de instrumentos de medição
apropriados, devidamente calibrados e em pontos representativos da edificação, considerando
os gradientes de temperaturas. Além do custo com os instrumentos de medição, há a
dificuldade em controlar o experimento.
Loureiro (2003), analisando as condições térmicas de edificações residenciais no clima
quente e úmido na cidade de Manaus-AM, realizou medições horárias de temperatura de
bulbo seco (TBS) e umidade relativa do ar (UR) em quatro residências, além de aplicar
questionários sobre preferência térmica dos usuários e levantamento de consumo de energia
elétrica de duas residências. Para a monitoração dos dados, foram escolhidos em média três
ambientes, dando preferência aos mais freqüentados pelos moradores. Concluiu-se que as
residências sem isolamento na coberta apresentaram variações de temperatura mais elevadas,
enquanto que a residência que apresentava isolamento em sua coberta obteve dias mais
amenos e noites mais quentes em razão do ganho térmico durante o dia e dificuldade de
liberação do calor armazenado a noite. Em geral, o período da noite foi avaliado como mais
desconfortável, influenciado também pela falta de ventilação, uma vez que os cômodos
permanecem fechados. Além de recomendar ventilação e renovação de ar forçada durante o
período noturno, é sugerido uso de forros que no período da noite possam ser movimentados
para posição vertical, permitindo a perda de calor dos ambientes internos por radiação e
convecção para a cobertura.
Camargo et al. (2007) realizaram medições de temperaturas do ar internas e
temperatura de globo interna em protótipos em escala 1:1 na cidade de São Paulo-SP. Um dos
protótipos apresentava barreira à radiação e o outro apresentava cobertura constituída somente
por telhas. Os resultados obtidos mostraram uma redução de temperatura em média de 4,6°C
nas edificações com barreiras a radiação (Figura 30). De acordo com o estudo, as barreiras de
radiação mostraram-se eficientes quando utilizadas como isolantes térmicos para diminuir o
ganho de carga térmica proveniente da cobertura nos horários de maior incidência de radiação
solar, fazendo com que a temperatura de bulbo seco do ar interno e a temperatura radiante
média interna no interior do recinto fossem inferiores às temperaturas na casa sem barreiras
de radiação.
Revisão Bibliográfica 38
Figura 30. Gráfico de temperaturas medidas em habitações com e sem uso de barreiras radiantes
(Fonte: CAMARGO et al., 2007)
1.4.2 Simulação computacional
Para Wilde e Voorden (2004) simulação em geral é a reprodução do comportamento
físico de um sistema que é baseado em sua modelagem, desenvolvimento de equações
matemáticas que descrevem seu comportamento, solução dessas equações matemáticas e
visualização dos resultados. Os primeiros programas de simulação computacional surgiram
nos anos 70, em meio à crise de energia, motivados pela necessidade de se testar alternativas
para construções com menor impacto energético. A evolução da informática nas décadas
seguintes possibilitou o aprimoramento de programas voltados para o auxílio à concepção de
projetos, oferecendo meios de se quantificar o ganho energético, através de análises de
elementos como a geometria do edifício, sistemas de iluminação e ventilação adotados, além
da rotina de utilização da edificação (MENDES et al., 2001).
Segundo Mendes, et al. (2001) foi na década de 80 que alguns grupos de pesquisa em
universidades brasileiras iniciaram estudos com programas de simulação. Porém o uso de
simulações de edificações no Brasil ainda é muito restrito às instituições de ensino e pesquisa.
Um aspecto que contribui para este quadro é a complexidade dos programas existentes. Para
Mendes, et al. (2001) os desafios para aumentar o uso de simulações no Brasil são: boa
qualidade de dados do clima (incluindo radiação solar); representação apropriada de
edificações naturalmente ventiladas; normas de eficiência energética e interoperabilidade das
ferramentas. Interfaces simplificadas e mais intuitivas para modelagem e análise de dados
voltadas para as primeiras etapas do projeto projetual contribuiriam para difundir o uso de
simulações.
Revisão Bibliográfica 39
Há muitos programas de simulação de desempenho termoenergético disponíveis, como
DOE-2, BLAST, ESP-r e Energyplus, todos baseados na representação de um modelo de
edificação (PEDRINI et al., 2002). A escolha do programa deve considerar a calibração e a
validação. Enquanto a calibração tem como objetivo a avaliação do desempenho energético e
ambiental de tecnologias nos edifícios, a validação avalia a confiabilidade de predição dos
programas de simulação (STRACHAN, 2008). Ou seja, a calibração tem ênfase na avaliação
quantitativa do desempenho do edifício, enquanto que a validação tem ênfase na avaliação
quantitativa do desempenho do programa. Segundo Strachan (2008), essencialmente, a
calibração é o procedimento por que um modelo da simulação é verificado, e caso necessário,
ajustado, para alcançar sua finalidade. No caso de calibração de um modelo de componentes
do edifício, está envolvido usar detalhado nível de medidas dos componentes para confirmar
que o modelo da simulação pode adequadamente modelar o componente. Se bem sucedido, dá
a confiança que o modelo pode corretamente responder pelo desempenho da edificação real.
Para responder a avaliação de desempenho térmico, Vittorino e Akutsu (2004)
afirmam que a utilização de softwares permite grande refinamento quanto às trocas térmicas
entre o meio interno e externo, que ocorrem pelos elementos de envoltória opacos e
translúcidos. Neste processo de reprodução dos fenômenos físicos de uma edificação
modelada os programas de simulação termoenergética necessitam de variáveis de entrada que
caracterizem a edificação.
Freqüentemente os programas trabalham com três grupos de variáveis principais, que
reúnem uma série de parâmetros de influência sobre o desempenho térmico da edificação:
variáveis climáticas locais; variáveis de projeto (layout interno, geometria, propriedades
termo-físicas da construção, entre outros); e variáveis de uso e ocupação (rotinas, cargas
térmicas internas, uso de equipamentos etc.) (OLIVEIRA, 2006).
Cada valor declarado contém um erro associada à fonte de consulta, à sua medição, ou
às considerações. Outros pontos comprometem o resultado das simulações, como aqueles
ligados ao analista e suas técnicas de modelagem ou impossibilidade de aquisição de uma
variável. Strachan (2008) cita que calibrar um modelo pode ser problemático uma vez que o
usuário tem que decidir qual das entradas deve mudar para reconciliar medidas e predições.
Primeiramente, os parâmetros da entrada que podem estar com erros devem ser selecionados,
ou uma deficiência no programa da simulação deve ser isolada. Em segundo lugar, a
modificação (ou modificações) exigida para conseguir um bom “ajuste” deve ser calculada.
Revisão Bibliográfica 40
Batista et al (2005) em seus resultados indicam que a seleção dos parâmetros de
simulação, principalmente quanto à consideração da capacidade térmica dos componentes da
edificação, deve ser criteriosamente realizada de acordo com os objetivos do estudo a ser
desenvolvido, uma vez que influenciam nos resultados obtidos. Com relação a esses
parâmetros Aktusu e Vittorino (1999) citam que o ponto básico é decidir quais devem ser
tratados como uma condição estável e quais devem ter seus valores variantes.
Al-Homoud (2005), ao desenvolver um modelo de otimização de desempenho térmico
de escritórios e habitações para diferentes condições climáticas utilizando simulações
energéticas, destaca as variáveis de otimização influentes neste processo. Destaca-se que
mudanças nas características do sítio onde a edificação se localiza, forma da edificação,
orientação solar, áreas envidraçadas, sistemas construtivos, infiltração e formas de uso
influenciam nos resultados de desempenho térmico.
Para Oliveira (2006), a simulação de edificações naturalmente ventiladas ainda é uma
tarefa complexa devido às limitações dos programas de simulação, da complexidade do
fenômeno de escoamento do ar, da influência do entorno e dos registros climáticos. O autor
também salienta a necessidade da consideração de rotinas de ocupação nas simulações onde a
avaliação deve ser feita no momento em que as pessoas estão no ambiente pela influência que
essas rotinas de uso tem na questão das cargas térmicas internas a serem contabilizadas.
Batista, et al. (2005) verificaram diferenças quanto aos ganhos e perdas térmicas
através dos componentes construtivo ao investigarem a influência de diferentes componentes
construtivos associados a diferentes estratégias de ventilação em habitações populares no
verão utilizando o programa computacional Energyplus. Foram identificados os elementos
construtivos que mais contribuem para os ganhos térmicos como advindos da coberta, paredes
e janelas. As perdas de calor foram identificadas ocorridas principalmente através da
infiltração e do piso da edificação como mostra a Figura 31.
Revisão Bibliográfica 41
Figura 31. Gráficos de fontes de fluxo de calor atuantes na edificação ao longo dos dias de pico de temperatura
interna sob diferentes taxas de renovação de ar (1R/h e 10 R/h).
Fonte:BATISTA et al., 2005
Kruger e Lamberts (2000) avaliaram o impacto de diversas estratégias em relação aos
horários de ventilação e sistemas de aberturas em casas populares, padrão COHAB. O estudo
utilizou o software ANALYSIS e mostrou uma redução de temperatura de até 6,2K com o
aumento de ventilação no ático da habitação (Figura 32).
Figura 32. Gráfico de temperaturas para o pior e o melhor caso de ventilação analisados.
Fonte: KRUGER; LAMBERTS, 2000
Revisão Bibliográfica 42
Os autores concluíram que uma maior ventilação noturna, além de uma redução da
radiação solar diretamente transmitida pelas aberturas para o interior, contribui minimamente
para a melhoria do conforto térmico dentro do envelope de habitações e que dobrar a área de
abertura das janelas (de 50% para 100%) não foi relevante para a melhoria do conforto
térmico. Entretanto a remoção de calor do ático através de ventilação e minimização dos
ganhos solares da superfície do telhado com pintura branca provou ser suficientes para reduzir
a grande carga de calor do teto para o ambiente interno.
Tenório e Pedrini (2002), utilizando o programa de simulação DOE 2.1 para simulação
de estratégias passivas de resfriamento adequadas para clima quente e úmido, demonstram
que a utilização das estratégias de sombreamento da envoltória e ventilação em habitações
diminuem o consumo energético da habitação aumentando seu desempenho. De acordo com a
Figura 33 nota-se que o uso apenas do sombreamento, apesar de diminuir o consumo
energético, tem seu potencial bastante elevado quando utilizado em conjunto com a
ventilação.
Figura 33. Comparação de consumo de energia para diferentes uso de estratégias
Fonte: TENORIO; PEDRINI, 2002
Além do uso de sombreamento e ventilação é verificada a ocorrência de temperaturas
menores na simulação de um quarto e de uma sala quando utilizadas em conjunto com as
estratégias: orientação adequada, mínima exposição de superfícies e isolamento térmico
(Figura 34 e Figura 35).
Revisão Bibliográfica 43
Figura 34. Ocorrência de temperaturas no quarto
para diferentes usos de estratégias
Figura 35. Ocorrência de temperaturas na sala
para diferentes usos de estratégias
Fonte: TENORIO; PEDRINI, 2002
1.5 PROGRAMA DESIGNBUILDER
O programa DesignBuilder (DESIGNBUILDER SOFTWARE LTD, 2007) combina
as vantagens de uma interface gráfica intuitiva e acessível para projetistas e consultores, com
as vantagens de um algoritmo validado, o do EnergyPlus (CRAWLEY et al., 2001).
Apresenta inúmeras vantagens quanto à facilidade de modelagem em relação ao EnergyPlus.
É indicado para calcular os fluxos de calor e massa de edificações, além de ventilação natural,
iluminação natural e consumo de energia, dentre outros. Trata-se de uma evolução em relação
ao programa VisualDOE (ARCHITECTURAL ENERGY CORPORATION, 2005),
empregado em pesquisas anteriores, sendo que características de sistemas construtivos
nacionais caracterizados anteriormente (ORDENES e LAMBERTS, 2003) foram inseridos
em modelos do DesignBuilder. A biblioteca do programa inclui bibliotecas pré-definidas de
materiais e construções, atividades e sistemas de iluminação e climatização. Também é
possível criar bibliotecas de pré-definições personalizadas, caso seja útil utilizar determinadas
definições em várias construções e edifícios. O cálculo de transferência por calor é baseado
nos fundamentos de princípios de balanço de calor, detalhados no “EnergyPlus Engineering
Reference: The Reference to EnergyPlus Calculations” (ENERGYPLUS, 2009).
É um dos poucos programas que calcula a ventilação natural, sendo que considera o
tamanho da abertura, o coeficiente de descarga, o período que abre, a velocidade corrigida e a
Revisão Bibliográfica 44
diferença de pressão entre as aberturas do ambiente. A diferença de pressão é calculada com
base na orientação do vento em relação às aberturas e o coeficiente de pressão, obtido da sua
biblioteca interna de 12 padrões que agrupam três tipos de exposição, combinadas a três
diferentes ângulos de incidência e possui a opção de criação e edição (Figura 36).
Figura 36. Tela do software Designbuilder, com destaque para os templates pré-configurados de
Coeficiente de pressão.
Fonte: DESIGNBUILDER SOFTWARE LTD, 2000-2005
.
1.6 BASE CLIMÁTICA PARA SIMULAÇÕES
Simulações de edificações fazem uso de um ano climático de referência, o qual pode
ser obtido de diversas maneiras. Para calibrações, é necessário empregar o mesmo ano
climático dos dados de campo. Para projeções e análises de eficiência energética, como
reformas voltadas para a eficientização (retrofits), são necessários formatos representativos,
como TRY (Test Reference Year), TMY (Typical Meteorological Year) e WYEC (Weather
Year for Energy Calculation), dentre outros (PEDRINI, 1997). O importante é que a base
climática corresponda a um ano climático real e não um ano com médias, pois ele deve ter um
Revisão Bibliográfica 45
comportamento uniforme, compatível com a realidade, tais como as variações climáticas. Ou
seja, ele deve representar um ano médio sem que seus dados horários sejam uma média. O
único arquivo climático disponível para Natal-RN é do tipo TRY, desenvolvido por Goulart et
al. (1998), que corresponde ao ano de 1954. A seleção compreendeu o período entre 1951 e
1970, com dados horários do aeroporto municipal de Parnamirim-RN. O arquivo climático é
composto de informações de 14 variáveis climáticas ao longo das 8.760 horas que equivalem
ao intervalo de um ano. O procedimento utilizado para selecionar o ano climático para um
local específico é:
(...) baseado na eliminação de anos de dados, os quais contém temperaturas médias
mensais extremas (altas ou baixas), até permanecer um ano, somente. Para isto, os
meses são classificados em ordem de importância para cálculo de energia,
analisando-se os valores médios mensais de temperatura do ar, anotando-se o mês
mais quente e o mês mais frio, o segundo mês mais quente e o segundo mês mais
frio e assim por diante, conforme aparecem as maiores e as menores temperaturas
médias mensais, respectivamente. Após fecharem os doze meses, repete-se a
seqüência dos meses, porém invertendo-se o sentido de análise, ou seja, onde é
quente passa a ser frio e vice-versa. Com isso, os anos que apresentarem
temperaturas médias mensais extremas (mais altas ou mais baixas) poderão ser
eliminados de acordo com o procedimento (...) (GOULART et al., 1998).
Os dados de radiação solar são obtidos indiretamente por estimativas de cobertura de
nuvens a cada hora, para Natal-RN, que apresenta uma latitude 05º45’54”Sul, longitude
35º12’05” Oeste e altitude de 49m (Figura 37), conforme diagrama estereográfico da Figura
37.
Revisão Bibliográfica 46
Figura 37. Diagramas estereográficos de radiação solar direta e difusa, respectivamente, de Natal – RN,
1954.
fonte: adaptado do arquivo TRY e programa WeatherTool(MARSH, 2001).
1.7 CONSIDERAÇÕES
Os métodos de classificação ou de confirmação de condições conforto térmico podem
influenciar análises de desempenho térmico porque os modelos são diferentes. O mesmo
ocorre com os modelos de predição da influência do movimento de ar na sensação de conforto
térmico.
Apenas Oliveira (2006) reconhece a importância da ocorrência de zonas de conforto
obtidas por movimento do ar, atribuindo-a um peso ao quantificar o conforto térmico de seus
modelos simulados.
O modelo de Fanger é o que considera mais variáveis climáticas, como temperatura,
umidade relativa e movimento do ar, e temperatura radiante média. Entretanto é um modelo
que apresenta restrições de aplicação em ambientes condicionados passivamente. O modelo
de Fanger estendido pode ser uma opção para contornar essa limitação, apesar de pouco
referenciado na literatura. Os modelos adaptativos encontram cada vez mais aceitabilidade
entre os pesquisadores, sendo que o modelo proposto por De Dear é o mais completo dentre
eles, ainda que não considere o efeito do movimento e a umidade relativa do ar.
O método de graus-hora não considera as adaptações humanas às mudanças do clima,
assim como a ocorrência de situações em que é possível obter conforto com movimento do ar.
W/ m²
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Stereographic DiagramDirect Sola r Radia tion (W/m²)Location: Natal, Brasil
Sun Position: -66.6°, 2.4°
HSA: -66.6°, VSA: 6.0°
© A.J.Marsh '00
Time: 17:00
Date: 11th June
Dotted lines: July-December.
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Stereographic DiagramDiffuse Sola r Radia tion (W/m²)Location: Natal, Brasil
Sun Position: -66.6°, 2.4°
HSA: -66.6°, VSA: 6.0°
© A.J.Marsh '00
Time: 17:00
Date: 11th June
Dotted lines: July-December.
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Stereographic DiagramDirect Sola r Radia tion (W/m²)Location: Natal, Brasil
Sun Position: -66.6°, 2.4°
HSA: -66.6°, VSA: 6.0°
© A.J.Marsh '00
Time: 17:00
Date: 11th June
Dotted lines: July-December.
Revisão Bibliográfica 47
Além disso, a escolha de temperaturas muito baixas, como 26°C, pode ser inadequado para
avaliar o desempenho de habitações, sobretudo em climas quentes, porque é possível obter
conforto térmico a temperaturas mais altas.
O impacto de alterações de características das variáveis arquitetônicas no desempenho
térmico é sutil quando se adota critérios de conforto térmico na análise. Se comparado com
estudos que empregam o consumo de energia para avaliar o impacto, que pode ser de até 70%
do consumo total de energia anual (PEDRINI, 2003), há dúvidas sobre os métodos. As
referências abordadas demonstram que o tema é pouco discutido ou mesmo ignorado.
A representação gráfica e por índices do desempenho térmico de uma edificação por
meio de análise de conforto térmico demonstram limitações para difusão entre projetistas
porque não fazem parte de suas rotinas.
A utilização de programas de simulação com dados climáticos do tipo TRY
certamente apresentam incertezas e por isso a aplicação deve considerar suas limitações, uma
vez que este pode apenas representar uma situação real se o modelo for calibrado. É
necessário considerar que os critérios de seleção de arquivos climáticos, sobretudo o TRY,
consideram a temperatura de bulbo seco do ar, enquanto que a seleção de um arquivo
climático de referência para Natal deveria considerar a radiação solar e velocidade do ar,
dependendo das características do caso analisado.
Método 48
2 MÉTODO
A determinação do método mais adequado para avaliar o desempenho térmico de uma
edificação do tipo residencial, com condicionamento passivo e para o clima de Natal-RN, se
baseou principalmente na comparação entre os métodos existentes, a fim de verificar a
sensibilidade de cada um em relação às mudanças de características arquitetônicas. Entretanto
foi necessário adaptar os métodos para aplicá-los no tratamento de resultados de simulações,
considerando o efeito do movimento do ar no conforto, assim como melhorar as saídas
gráficas para análise dos resultados. O método de pesquisa é composto de três abordagens
principais, conforme diagrama da Figura 38: adaptação dos métodos, elaboração de saídas
gráficas e simulações do desempenho térmico de edificações. Os resultados de simulações do
desempenho térmico de um caso base e de suas alternativas foram exportados para planilhas,
as quais contêm os modelos de predição e/ou classificação do conforto térmico. Dessa forma,
cada caso simulado foi avaliado empregando cada um dos métodos de identificação de
conforto, permitindo as comparações.
Figura 38. Diagrama do método proposto.
Método 49
Devido à concordância dos resultados do estudo para o clima local de Araújo (2001)
com o modelo de Fanger, este é adotado no presente estudo, assim como o de Fanger
estendido, que é mais tolerante às condições de adaptabilidade do ocupante de habitações. A
primeira abordagem reúne os três principais modelos adaptativos discutidos na revisão, que
correspondem ao de Auliciems (1981, apud SZOKOLAY, 2004), de Humphreys e Nicol
(2002), e de de Dear e Brager (2002), combinados com o efeito do movimento do ar na
sensação de conforto térmico apresentados em Szokolay e Docherty (1999), Nicol (2004) e
ASHRAE (2004d), respectivamente. Além dos métodos de predição, também se aborda o
método dos graus-hora, devido ao seu uso na regulamentação do nível de eficiência
energética.
A segunda abordagem discute as saídas gráficas para analisar os resultados, em que
são criticadas as formas existentes e são propostas maneiras mais adequadas de análise,
sobretudo para o projetista e para o consultor.
A terceira abordagem consiste na simulação de um caso base e alternativas
arquitetônicas mais influentes no desempenho térmico, para que os métodos de avaliação
sejam comparados. As simulações se justificam pela necessidade de obtenção de dados
ambientais como temperatura de bulbo seco e umidade relativa do ar de ambientes, e
temperatura radiante média. É desenvolvido um caso base com características mais similares
possíveis de uma edificação real, a partir da qual são derivadas alternativas que visam
reproduzir outras possíveis condições internas. Por isso, as características arquitetônicas mais
influentes sobre o caso base são alteradas, resultando nas alternativas.
Os resultados das simulações são analisados nas planilhas eletrônicas, as quais contêm
os modelos de classificação de conforto. Ao longo das análises, surgiram questões que
resultaram em análises complementares, a fim de proporcionar subsídios para algumas das
conclusões. Dentre elas, destacam a análise por estações do ano e as simulações de consumo
de energia da edificação, considerando que a edificação poderia ser climatizada
artificialmente. O objetivo desta é mostrar que as variações dos modelos podem influenciar
significantemente o consumo de energia.
Método 50
2.1 ADAPTAÇÃO DE MODELOS DE CONFORTO TÉRMICO E DO EFEITO DA
VENTILAÇÃO NATURAL
Os modelos adaptativos são agrupados para que possam ser usados combinados com o
efeito do movimento do ar, uma das principais estratégias bioclimáticas para a região.
2.1.1 Métodos mais indicados
Essa etapa consiste em aplicar os métodos mais indicados na análise do desempenho
térmico de variações do projeto de uma habitação, simulada com o programa DesignBuilder.
O objetivo é identificar quais os métodos que são mais sensíveis às variações projetuais e que
podem contribuir mais para a tomada de decisões.
Foram escolhidos três índices de conforto adaptativo para realização de uma
comparação entre eles e sua aplicabilidade ao clima de Natal, descritos na Tabela 5, sendo
que:
Cada método faz uso de cálculo para determinar a temperatura de conforto Tc ou
de neutralidade e os limites de desconforto ao calor e ao frio;
Devido à influência da velocidade do ar sobre a sensação de conforto térmico,
foram adotados métodos de compensação do seu efeito no limite de desconforto ao
calor que mais se aproximassem do contexto da equação de conforto térmico;
Apenas o modelo de de Dear e Brager (2002), utilizado pela ASHRAE 55,
considera o efeito da temperatura radiante média sobre o efeito do movimento do
ar (Figura 39, baseado no gráfico da Figura 28), que quanto maior a diferença
entre a TRM e a TBS, maior é o efeito do movimento do ar.
A ASHRAE Standard 55 (ASHARAE, 2004) também considera a velocidade do ar
como um fator que pode provocar um aumento no limite superior de temperatura da zona de
conforto através do resfriamento fisiológico. A Figura 39 se aplica para uma pessoa com
roupa leve (entre 0,5 e 0,9 clo) com atividade física sedentária com taxa metabólica entre 1,0
e 1,3 met. De acordo com a norma, a elevação da velocidade do ar para compensar um
aumento na temperatura do ar e na temperatura radiante média não deve ser maior do que 3°C
acima do valor limite da zona de conforto. A velocidade do ar foi limitada em 0,8 m/s em
Método 51
virtude dos efeitos provocados pelos ventos em velocidades superiores. A superfície da Figura
39 corresponde a uma adaptação do gráfico apresentando anteriormente na Figura 32, para
aplicação em cálculos. Conforme pode ser observado, quanto maior a diferença entre a
temperatura radiante média e a temperatura de bulbo seco, maior é o efeito do movimento do
ar.
Tabela 5 – Índices de conforto e equações de velocidades utilizadas
Índices de Conforto Equações de velocidade do ar
1
Tc = 0,31Te + 17,6
(AULICIEMS, 1981; apud
SZOKOLAY, 2004)
Variação de ±2.5°C
dT = 6(v-0,2) – (v-0,2)²
(SZOKOLAY e DOCHERTY, 1999)
2
Tc = 0,54 Te + 13,5
(HUMPHREYS e NICOL,
2002)
Variação de ±2,0°C
dT = 7 – (50/(4+10v0,5)
(NICOL, 2004)
3
Tc = 0,31Te + 17,8
(de DEAR E BRAGER, 2002)
Variação de ±2,5°C
dT=a+b*x1+c*x2+d*x1²+e*x2²+f*x1*x2+g*x1³+h*x2³+i*x1*x2²+j*x1²*x2,
Em que:
x1 representa a diferença entre temperatura radiante e do ar, em °C
x2 representa a velocidade do ar, em m/s e as constantes são:
a=-8,95E-03 e=4,86 i=-1,61E-02
b=9,03E-03 f=0,14 j=2,48E-03
c=1,67 g=-1,33E-04
d=-2,18E-04 h=-3,58
Equação da superfície apresenta no gráfico da Figura 39, adaptado da
ASHRAE Standard 55-2004 (2004d), Figura 28, página 33, utilizando o
programa DataFit version 9.0.59 (OAKDALE ENGINEERING, 2009)
Onde:
Te é a temperatura média mensal,
em °C
Tc é temperatura de conforto, em
°C
dT é o aumento de temperatura
por uso da velocidade do ar, em °C
V é a velocidade do ar, em m/s
Figura 39. Relações entre velocidade de ar, diferença entre temperatura radiante e temperatura do ar, e
efeito equivalente à redução da temperatura do ar.
-10
0
100,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
0,000,25
0,510,76
1,02
Tr-Tar (ºC)
aumento de
temperatura (ºC)
velocidade do ar (m/s)
4,00-4,50 3,50-4,00 3,00-3,50 2,50-3,00 2,00-2,50
1,50-2,00 1,00-1,50 0,50-1,00 0,00-0,50
Método 52
2.1.2 Análise das condições ambientais
A análise das condições ambientais é importante porque é a principal referência para
avaliar o desempenho de uma edificação em clima quente e úmido. Pela natureza das
recomendações bioclimáticas, como sombreamento e ventilação natural, o melhor
desempenho que se pode obter é aproximar as propriedades do ar internas com as externas.
Além da análise das condições climáticas no interior da edificação, os métodos de
classificação de conforto térmico também são aplicados ao clima, os quais são apresentados
graficamente para uma melhor compreensão. São empregados gráficos de temperatura horária
e as temperaturas limites de conforto térmico.
Como referência, o arquivo climático TRY apresenta uma temperatura máxima de
32,6°C e mínima de 18,7°C. Os meses com temperaturas mais altas são fevereiro e março e os
meses com temperaturas mais baixas são julho e agosto (Figura 40).
Figura 40. Gráfico de temperaturas máximas, médias e mínimas mensais do arquivo climático TRY de
Natal
2.2 ELABORAÇÃO DE SAÍDAS GRÁFICAS
As formas mais comuns de visualização de resultados empregam gráficos com
contagem de horas de desconforto anual, graus-hora de desconforto e distribuição de
freqüências de temperaturas. Devido às limitações dos recursos gráficos de estudos anteriores
e devido às novas necessidades de análise, propôs-se a elaboração de uma nova proposta de
Método 53
saída gráfica, também considerando as necessidades do projetista, deixando claro o maior
número de informações possíveis.
Observou-se que a variação de temperatura do ar internas dos ambientes ao longo do
dia e o grau de desconforto são fatores importantes para uma possível correlação com
momentos mais favoráveis de ocupação. A presença desta variação de temperatura permite a
avaliação da variação das zonas térmicas presentes nos ambientes permitindo a identificação
dos períodos de maior conforto e a escolha de momentos mais favoráveis para ocupação.
Como por exemplo, garantir que quartos fiquem em áreas mais confortáveis durante a noite
enquanto que demais ambientes o sejam durante o dia. Assim, foi desenvolvido um gráfico
por meio de uma planilha eletrônica que representa a variação de zonas térmicas delimitadas
ao longo das horas do dia, todos os dias do ano. Cada planilha eletrônica está divida em três
partes, cada qual com 8.760 linhas e com 60 colunas, resultando em arquivos digitais de
aproximadamente 60 MByte.
2.2.1 Cálculo de temperatura neutra
O primeiro passo para a realização do gráfico é o cálculo da temperatura neutra ou
temperatura de conforto. Esta é calculada utilizando as equações de temperatura neutra dos
índices de conforto adaptativos analisados (Tabela 5). Todos os índices analisados baseiam-se
na temperatura média mensal externa para fazer cálculo da temperatura neutra e essa foi
calculada para cada dia como uma média da temperatura dos 30 dias anteriores a ele, por
considerar que esta seria uma temperatura mais representativa para a aclimatação do usuário
do ambiente.
2.2.2 Cálculo dos limites das zonas térmicas
Os limites das zonas térmicas de desconforto ao frio e de conforto foram calculados de
acordo com as variações para temperatura de conforto estabelecida pelos índices analisados.
Os índices de Auliciems e de de Dear e Brager estabelecem uma variação de ±2.5°C para a
zona de conforto e o índice de Nicol e Humphreys estabelece uma variação de ±3.5°C para a
zona de conforto. Para temperatura abaixo dessa variação foi considerada valor dentro da
Método 54
zona de desconforto ao frio. Para valores maiores foi enquadrado dentro dos próximos limites
estabelecidos: conforto por uso de ventilação ou desconforto ao calor.
Em seguida passou-se para o estabelecimento do limite da zona de conforto com uso
de ventilação e de desconforto ao calor. Este foi calculado utilizando as equações que
consideram a velocidade ao ar para aumento da temperatura limite de conforto de acordo com
cada índice (Tabela 5). Foi utilizado o valor de 0,8m/s para a velocidade do ar em todas as
equações por ser esta a máxima ventilação comum indicada nas equações, obtendo-se um
acréscimo de 4,2°C na temperatura de conforto indicada na primeira equação, 3,4°C na
segunda equação e um valor variado na terceira equação uma vez que esta depende da
diferença entre as temperaturas radiante e do ar, além da velocidade do ar.
O valor resultante de cada equação foi somado ao limite de conforto e assim
estabelecido o limite da zona de conforto com uso de ventilação. Para todas as temperaturas
acima desse valor foi considerado dentro da zona de desconforto ao calor. Os limites de cada
zona térmica não são fixos, uma vez que estão em função da temperatura externa por se tratar
de índices adaptativos.
2.2.3 Identificação de ocorrência de conforto térmico de ambientes
A identificação de ocorrência de conforto térmico segundo os índices de Auliciems e
para o índice de Nicol e Humphreys ocorre por meio das temperaturas internas do ar do
ambiente em cada hora do ano e sua comparação com os limites das zonas térmicas
preestabelecidos. Para o índice de de Dear e Brager é calculada a temperatura operativa de
cada hora do ano e esta é comparada com os limites preestabelecidos. A temperatura operativa
é calculada com a equação definida pela ISO 7730.
A Figura 41 mostra detalhes de uma das planilhas desenvolvidas demonstrando os
cálculos efetuados para composição do gráfico. A Figura 42 exemplifica o gráfico resultante.
Através do gráfico é possível visualizar a distribuição das faixas de temperatura atingidas ao
longo do dia durante todo o ano, identificando os horários de pico, a intensidade do nível de
desconforto e fazer a contagem percentual do total de horas do ano dentro de cada faixa de
temperatura.
Método 55
Figura 41. Detalhes da planilha.
Figura 42. Exemplo de gráfico para avaliação de desempenho térmico desenvolvido
2.3 SIMULAÇÕES DO DESEMPENHO TÉRMICO DE UMA EDIFICAÇÃO
O objetivo dessa abordagem é reproduzir as condições ambientais de uma edificação
ao longo de um ano para testar os diferentes modelos de conforto térmico. As características
Método 56
físicas da edificação simulada correspondem a uma habitação recém construída no Núcleo
Tecnológico do Centro de Tecnologia, na UFRN, Campus Lagoa Nova. A instalação do
sistema de monitoramento ambiental na habitação não foi concluída, impedindo que o modelo
computacional fosse calibrado. Entretanto, essa é uma questão secundária frente ao objetivo
principal deste, que é analisar a sensibilidade dos métodos de análise e não dos resultados de
simulações. Ainda assim, trata-se de uma modelagem criteriosamente desenvolvida ao longo
de seis meses, com inúmeras correções em relação ao primeiro modelo. Para viabilizar as
análises, apenas o desempenho da sala da casa é analisado.
2.3.1 Características da habitação
A edificação modelada faz parte do projeto de pesquisa Rede de Pesquisa em
Eficiência Energética de Sistemas Construtivos (REPESC), financiado pela
FINEP/HABITARE, que tem como objetivo geral consolidar uma rede de pesquisa regional
voltada ao estudo do desempenho térmico de sistemas construtivos para a região Nordeste do
Brasil, considerando as particularidades climáticas, econômicas e sociais. O interesse das
pesquisas pertinentes ao projeto está concentrado em sistemas construtivos que otimizem o
conforto térmico no ambiente construído e que reduza os gastos de energia necessários ao
condicionamento artificial. Busca-se enfatizar o uso de materiais desenvolvidos por empresas
locais, que apresentem eficiência, baixo custo e baixo impacto ambiental. O grupo é
integrado por pesquisadores das áreas de arquitetura e engenharias de diversas universidades,
com reconhecida produção na área de conforto ambiental e desempenho térmico de sistemas
construtivos (mais informações no sítio eletrônico www.habitare.org.br/DetalheProjeto.aspx).
O sistema construtivo utilizado no protótipo consiste em painéis modulados em
concreto celular espumoso, uma mistura homogênea de argamassa com espuma, gerando um
material fluido que logo em seguida é despejado sobre fôrmas nas dimensões-padrão da
Construtora 2A. Vãos de aberturas e dutos para a passagem de instalações elétricas e hidro-
sanitárias já são locados durante esta fase, com o objetivo de evitar a quebra do painel depois
de pronto. As dimensões padrão da construtora são 2,45m de altura por múltiplos de 80 cm na
largura.
A edificação foi construída com o objetivo de analisar o desempenho térmico de uma
habitação por meio de medições de campo e para utilização em futuras pesquisas. O projeto
Método 57
tenta conciliar estratégias de conforto térmico recomendadas para o clima local (quente e
úmido de baixa latitude) às condições de mercado propostas pele Construtora 2A,
interveniente da pesquisa Rede de pesquisa em eficiência energética de sistemas construtivos
(REPESC).
2.3.2 Caracterização da edificação no programa DesignBuilder
O processo de simulação geralmente ocorre sobre um caso base onde há variações no
valor de parâmetros específicos cujo valor pretende-se estudar. Este caso base reúne as
características do projeto inicial do protótipo de habitação social do Projeto Habitare (Figura
43), exceto que nas simulações não foi incluído o terraço e as janelas não foram simuladas
utilizando venezianas, assim como no modelo entregue pela construtora (Figura 44). O
protótipo modelado possui assim uma área total de 33,24m2, dividida em dois quartos, um
banheiro, uma sala e cozinha integradas e pé direito de 2,45m. Uma vez que o programa
configura as aberturas com vidro, estas foram modeladas com vidro de fator solar igual a 1,
para que toda a radiação incidente seja transmitida, simulando uma janela aberta. As rotinas
de aberturas consideraram abertura de 100% da área de janelas durante 24 horas para que seja
possível avaliação do potencial de ventilação.
Figura 43. Planta da habitação social utlizada
como caso base
Figura 44. Imagem da habitação social
construída no campus UFRN
Método 58
Figura 45. Perspectiva do modelo de simulação
O arquivo climático utilizado nas simulações é o ano climático de referência – TRY
(Test Reference Year) de Natal (GOULART et al., 1998), de onde também foram retiradas as
temperaturas do solo para uso nas simulações. Quanto ao protótipo simulado, as paredes são
de concreto celular, a cobertura de telhas cerâmicas com forro, piso em cerâmica e portas de
madeira. As características da envoltória do caso base estão presentes na Tabela 6.
Tabela 6 – Características térmicas dos materiais utilizados no caso base
Sistema construtivo Características Transmitância
U (W/m².K)
Absortância
Cobertura de telha cerâmica
com forro
Espessura da telha: 1cm
Espessura da madeira: 1cm 2,24 0,80
Paredes de concreto celular Espessura: 8cm 3,03 0,20
Piso em cerâmica Espessura: 1cm 4,63
Portas internas de madeira 2,82
As rotinas de ocupação não foram baseadas em amostragens de campo, sendo
estimadas baseadas no intuito de análise e em trabalhos prévios (OLIVEIRA, 2006; MATOS,
2007) Foi considerada uma família média composta por 4 pessoas, 1 casal e dois filhos. Os
quartos são ocupados por no máximo duas pessoas (0,24pessoas/m2), enquanto que sala e
cozinha podem ser utilizadas por toda a família (0,28pessoas/m2). O metabolismo adotado foi
de 110 W/pessoa e fator metabólico de trabalho leve igual a 0,9.
As rotinas de iluminação adotaram o uso de lâmpadas fluorescentes compactas com
valores de 15 W instalados nos quartos, 30W instalados na sala/cozinha e 15 W instalados no
banheiro. A Tabela 7 apresenta a densidade de potência em iluminação instalada em cada
ambiente. A densidade de potência média é de 2,25 W/m2.
Método 59
Tabela 7 – Densidade de potência em iluminação instalada em cada ambiente da habitação
Ambientes Quarto 01 Quarto 02 Sala/ cozinha Banheiro Total
Potência (W) 15 15 30 15 75
Área (m2) 8,32 8,32 14,20 2,40 33,24
Densidade de
potência (W/m2) 1,80 1,80 2,10 6,25 2,25
As rotinas de iluminação foram baseadas nos horários de ocupação dos cômodos,
utilizando-se o horário de 18h às 22h. Quanto aos equipamentos foi considerada para a sala o
uso de um aparelho de TV de 20’ com potência média de 90W, com um ganho de 6,33W/ m2;
para os demais ambientes não foi considerado o uso de nenhum equipamento. As rotinas de
uso e ocupação adotadas estão descritas na Tabela 8.
A rotina de ocupação nos quartos é de 100% de ocupação entre 00:00 e 06:00h e 22:00
e 24:00h e ocupação de 50% entre 18:00 e 22:00h, admitindo-se duas pessoas ocupando os
quartos. Na sala foi admitida uma ocupação de 100% entre 06:00 e 07:00h, horário de
possível uso de toda a família e de 50% de ocupação entre 07:00 e 22:00h, admitindo-se que
duas pessoas continuam na casa o dia inteiro (Tabela 8).
Tabela 8 – Rotinas de ocupação e iluminação dos ambientes
Ocupação Iluminação Equipamentos
Quartos
0:00-6:00h – 100%
18:00-22:00h – 50%
22:00 – 24:00h – 100%
18:00 – 22:00h
Sala/
Cozinha
06:00 – 07:00h – 100%
07:00 - 22:00h – 50% 18:00 – 22:00h
09:00 – 22:00h
Método 60
2.3.3 Seleção das variáveis do modelo
A escolha das variáveis teve como critérios suas influências sobre o desempenho
térmico de acordo com a revisão bibliográfica. As variáveis foram definidas como mudanças
no caso base para simular alterações nos valores de fator de calor solar e sombreamento.
Para estudo da influência do uso de transmitância e absortância foram feitas
modificações nos valores do fator de calor solar. De acordo com Simas (2009) alterações
feitas nesta variável podem ser representativas para predizer o impacto da transmitância e
absortância. Os valores estabelecidos para as características físicas da envoltória foram
encontradas na norma ABNT (2005) e baseados nos modelos mais usuais nas construções de
habitações brasileiras e modelos que se adequam a norma. A Norma Brasileira NBR 15220
recomenda para a zona na qual a cidade de Natal está inserida um fator de calor solar (FCS)
para coberta menor ou igual a 6,5% e para paredes menor ou igual a 4,0% e valores de
transmitância menores que 3,6 W/ m2.K para coberta e que 2,30 W/ m
2.K para paredes.
Além do sistema construtivo do caso base para coberta, foi utilizado um sistema com
valor maior de transmitância térmica: cobertura de telha de barro sem forro. A esses sistemas
foram vinculados dois valores de absortância térmica, um mais baixo para o caso de telha de
cor clara (α = 0,2) e um mais alto para o caso de telha de cor escura (α = 0,8). Para o caso de
paredes, ao sistema de paredes de concreto celular foi atribuído um maior valor de absortância
(α = 0,8).
Tabela 9 – Caracterização dos sistemas utilizados nas simulações
Tipo Sistema construtivo Transmitância
U (W/m².K)
Absortância
α
FCS
%
Coberta
CB Cobertura de telha de barro com forro
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura do forro: 1,0 cm 2,24
0,8 5,4
C1 0,2 1,8
C2 Cobertura de telha cerâmica [sem forro]
Espessura da telha: 1,0 cm 4,55 0,8 10,9
C3 0,2 3,64
Paredes
PB Paredes de concreto celular
Espessura: 0,08cm 3,03
0,2 2,4
P1 0,8 9,6
Método 61
O sombreamento de aberturas é um fator de importante influência no desempenho
térmico de residências e pode ser obtido por proteções solares, uso de vegetação, beirais,
outras edificações, entre outros elementos. Para análise desta variável foram considerados
casos sem nenhum sombreamento (caso base), sombreamento médio (S1) e sombreamento
total das aberturas (S2), uma vez que as janelas foram modeladas apenas como aberturas e
não com o uso de venezianas, como no projeto original do protótipo.
Figura 46. Indicação das janelas da residência
Tabela 10 – Caracterização dos tipos de sombreamento utilizados nas simulações
CB – Sem Sombreamento
J1 J2 J3 J4 J5 J6
S1- Sombreamento Médio - Proteção horizontal de 30cm
J1 J2 J3 J4 J5 J6
S2 – Sombreamento Total – Proteções Horizontais de 30cm
J1 J2 J3 J4 J5 J6
Método 62
2.4 ANÁLISES COMPLEMENTARES
2.4.1 Influência da umidade relativa do ar no conforto térmico
A umidade relativa do ar não é uma variável considerada nos modelos de conforto
adaptativo. Como o modelo de Fanger é o único que considera essa variável, optou-se por
analisar sua influência como referência. Empregando o programa Psychrometric Chart
(MARSH, 2006) e adotando resistência de roupa de 0,2 clo, metabolismo de 0,8 met, ar
parado e temperatura radiante média, foi delineada a área para PMV> 0,5 e PMV < -0,5 em
carta psicrométrica para avaliação da influência da umidade relativa do ar.
2.4.2 Sensibilidade dos modelos quanto ao consumo de energia elétrica
Em virtude do histórico da baixa sensibilidade que as variações arquitetônicas
produzem na classificação de ocorrência de conforto térmico em habitações com
condicionamento passivo, conforme observados na revisão, propôs-se a simulação do caso
base e das alternativas com condicionamento ativo (com condicionador de ar). A intenção é
confirmar que os modelos foram modificados e que o programa de simulação é sensível às
variações. Para isso, considera-se que todos os ambientes, com exceção do banheiro, são
climatizados artificialmente para manter a temperatura de bulbo seco do ar abaixo de 26ºC, 24
horas por dia, sete dias por semana.
Resultados 63
3 RESULTADOS
A apresentação dos resultados é iniciada pelas análises dos modelos adaptativos,
porque esses oferecem mais possibilidades de avaliação dos resultados encontrados nas
simulações. Em seguida, mas apresentados os resultados das análises de Fanger e Fanger
estendido, os de graus-hora e os de consumo de energia.
3.1 MODELOS ADAPTATIVOS
3.1.1 Classificação das condições ambientais
As variações dos limites de conforto dos três métodos são demonstradas para o
arquivo TRY de Natal nas Figura 48, Figura 49 e Figura 50. Destacam-se os altos números de
horas com temperaturas de desconforto ao frio do índice de Nicol e Humphreys.
Figura 47. Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de Auliciems (1981).
Figura 48. Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de Nicol e Humphreys (2002).
Resultados 64
Figura 49. Limites Limites de conforto do arquivo TRY de Natal pelo método de de Dear e Brager (2002).
A quantificação pelos métodos, descritos na Tabela 11, confirma que o índice de Nicol
e Humpreys caracteriza uma grande ocorrência de desconforto ao frio, menos tolerância a
baixas temperaturas, e menor ocorrência de conforto. É o único que considerou grande
ocorrência de horas do início das noites com temperaturas com desconforto por frio.
Tabela 11 - Análise de desempenho do Clima Externo
Auliciems
(1981)
Frio – 17%
Conforto - 59%
Conforto com uso de
ventilação - 24%
Calor - 0%
Nicol e
Humphreys
(2002)
Frio – 52%
Conforto - 38%
Conforto com uso de
ventilação - 10%
Calor - 0%
Dear e
Brager (2002)
Frio – 9%
Conforto - 80%
Conforto com uso de
ventilação - 11%
Calor - 0%
Resultados 65
O índice de Dear e Brager é o mais tolerante a baixas temperaturas, apresentando a
menor ocorrência de horas dentro da zona de desconforto ao frio. É também o índice com
maior ocorrência de horas na zona de conforto. Os três índices têm praticamente o mesmo
intervalo de necessidade do uso de ventilação para atingir conforto, iniciando entre 9h e 10h e
finalizando às 17h ou 18h.
3.1.2 Caso Base
O estudo das cargas térmicas mostra maior ganho de calor através da coberta (1,8kW)
e radiação térmica transmitida pelas aberturas (0,7kW), e a ventilação (-2,5kW) sendo
responsável pelas maiores perdas de calor, seguida do piso (-1,1kW), conforme Figura 50. A
forte influência da ventilação se deve ao fato da habitação ter sido projetada com esse fim.
Figura 50. Cargas térmicas do caso base
Aplicando os dados ao método de Auliciems (1981) tem-se que todos os ambientes
apresentam manhãs mais amenas que tardes, com algumas horas em desconforto ao frio.
Principalmente nos quartos há maior quantidade de horas em desconforto ao frio durante o
horário de possível ocupação noturna até começo da manhã (Tabela 12).
O pico de desconforto ao frio ocorre as 6 e 7h da manhã e o horário com maior
necessidade de uso de ventilação para conforto durante todo o ano é as 15h, sendo necessário
seu uso durante praticamente todo o ano no período da tarde. As noites se apresentam com
quase 100% de horas em conforto, inclusive nos quartos onde a ocupação é mais intensa nesse
período do dia. A ausência de desconforto ao calor mostra que o índice é tolerante com
Resultados 66
relação às temperaturas mais altas, decorrente da inobservância da temperatura radiante
média.
Tabela 12 – Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Auliciems (1981).
Frio – 10%
Conforto - 63%
Conforto com uso de
ventilação - 27%
Calor - 0%
Frio – 10%
Conforto - 65%
Conforto com uso de
ventilação - 25%
Calor - 0%
Frio – 3%
Conforto - 69%
Conforto com uso de
ventilação - 28%
Calor - 0%
A aplicação dos dados ao índice de Nicol e Humphreys (2002) apresentou grande
ocorrência de desconforto ao frio, com as manhãs em desconforto durante praticamente o ano
inteiro e também parte das noites (Tabela 13). A desconsideração da temperatura radiante
média leva a resultados mais brandos, indicando desconforto por frio no começo da tarde,
situação inesperada no clima local. O índice é ainda mais abrangente com relação à
temperatura de conforto do que o índice anterior, indicando pouca ocorrência de uso de
movimento de ar para atingir conforto.
Resultados 67
Tabela 13. Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Nicol e Humphreys (2002)
Frio – 39%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação - 15%
Calor - 0%
Frio – 42%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação - 12%
Calor - 0%
Frio – 37%
Conforto - 49%
Conforto com uso de
ventilação - 14%
Calor - 0%
O índice de Dear e Brager (2002) é o único que apresentou temperaturas dentro da
zona de desconforto ao calor e que leva em consideração, além da velocidade do ar, as
diferenças entre temperatura do ar e temperatura radiante para cálculo da temperatura de
conforto. É também o índice mais tolerante, tendo o maior número de horas dentro da zona de
conforto e único a não considerar nenhum desconforto ao frio (Tabela 14).
Todos os ambientes apresentaram grande parte das horas do ano dentro da zona de
conforto, com ocorrência de conforto com movimento de ar e desconforto ao calor nas tardes,
principalmente no quarto com fachada voltada para oeste. Como o momento de ocupação
principal dos quartos é no período noturno, esta ocorrência de desconforto ao calor deveria ter
um peso menor numa avaliação de desempenho. A sala, que é ocupada preferencialmente à
tarde, apresenta a menor ocorrência de horas de desconforto por calor (1,7%). O desconforto
ao calor ocorre às 15h e o de conforto com movimento de ar ocorre entre 10h e 21h.
Resultados 68
Tabela 14 – Análise de desempenho do Caso Base empregando o índice de Dear e Brager (2002).
Frio – 0%
Conforto - 74%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 5%
Frio – 0%
Conforto - 78%
Conforto com uso de
ventilação – 20,5%
Calor – 1,5%
Frio – 0%
Conforto - 77%
Conforto com uso de
ventilação – 21,3%
Calor – 1,7%
3.1.3 Coberta clara (C1)
A análise das cargas térmicas com o uso de cerâmica de baixa absortância evidencia
diminuição da carga de aquecimento por parte da coberta (0,2kW), passando a ter maior
influência a carga térmica por radiação solar das aberturas (0,7kW), a iluminação e ocupação
(0,8kW) e paredes internas (0,5kW) (Figura 51). A máxima temperatura atingida no protótipo
é de 32°C e a mínima de 21°C. O gráfico de freqüências de temperaturas demonstra maior
ocorrência de temperaturas mais baixas, no entanto estas não são suficientes para causar
mudanças significativas na quantificação de conforto (Figura 52).
Resultados 69
Figura 51. Cargas térmicas do caso com uso de coberta de baixa absortância.
Figura 52. Frequência de temperaturas do caso base e uso de cerâmica clara.
A aplicação do índice de Auliciems (1981) mostra que o uso de coberta de menor
absortância trouxe um pequeno aumento de horas de desconforto ao frio e de horas de
conforto, e uma diminuição de ocorrência de conforto com movimento de ar (Tabela 15). A
maior variação ocorreu na sala com aumento de 2% na ocorrência de horas de desconforto ao
frio, aumento de 6% nas horas de conforto no quarto 1, e diminuição de 7% das horas de
conforto para uso de ventilação no quarto 1. O intervalo necessário de uso do movimento de
ar é menor do que o caso base: é mais expressivo às 11h da manhã e se estende até as 19h.
Utilizando o índice de Nicol e Humphreys (2002), o aumento na ocorrência de horas
em desconforto ao frio comparado ao caso base foi maior que o do índice anterior, chegando a
atingir 4% em todos os ambientes. Todos os ambientes também tiveram aumento nas horas
dentro da zona de conforto, sendo o maior aumento de 4% no quarto 1. A ocorrência de
Resultados 70
conforto com movimento de ar diminuiu, sendo maior no quarto 1 com 8%, seguida pelo
quarto 2 com 7% e sala com 6%.
A aplicação do índice de Dear e Brager (2002) indica melhora no desempenho da
habitação em relação ao caso base. Não há ocorrência de desconforto ao calor e há ocorrência
de conforto em todos os ambientes, sendo conforto com movimento de ar em partes das
tardes. O aumento das horas de conforto foi de 12% nos quartos e 13% na sala. A redução das
horas de conforto por uso de ventilação foi de 12% na sala, 11% no quarto 2 e 7% no quarto
1. O intervalo de horas necessárias para uso de ventilação também diminuiu do intervalo de
9h as 21h no caso base para de 11h da manhã até as 19h. Este índice apresentou as maiores
modificações em relação aos outros índices, mostrando ser mais sensível às alterações
ocorridas.
Tabela 15 – Análise de desempenho C1 - Coberta de cerâmica clara
Ambiente Índice de Auliciems (1981) Índice de Nicol e
Humphreys (2002)
Índice de De Dear e
Brager (2002)
Quarto 1
Frio – 11%
Conforto - 69%
Conforto com uso de
ventilação - 20%
Calor - 0%
Frio – 43%
Conforto - 50%
Conforto com uso de
ventilação - 7%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 86%
Conforto com uso de
ventilação - 14%
Calor - 0%
Quarto 2
Frio – 11%
Conforto - 70%
Conforto com uso de
ventilação - 19%
Calor - 0%
Frio – 46%
Conforto - 49%
Conforto com uso de
ventilação - 5%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 90%
Conforto com uso de
ventilação - 10%
Calor - 0%
Sala
Frio – 5%
Conforto - 72%
Conforto com uso de
ventilação - 23%
Calor - 0%
Frio – 41%
Conforto - 51%
Conforto com uso de
ventilação - 8%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 90%
Conforto com uso de
ventilação - 10%
Calor - 0%
3.1.4 Coberta sem forro (C2)
O uso da telha comum (alta absortância) fez com que a coberta (4,9kW) seja o
elemento mais influente nas cargas térmicas de aquecimento, seguida pelas paredes internas
(1,3kW). Quanto às cargas de resfriamento, a ausência de forro faz com que a perda de calor
da coberta seja maior (-1,7kW), devido ao calor trocado durante o dia. A ventilação continua
sendo responsável pelas maiores perdas de calor (-3,7kW), seguida do piso (-1,6kW) (Figura
Resultados 71
53). A análise do gráfico de freqüência de temperaturas evidencia maiores ocorrências de
temperaturas mais elevadas (Figura 54).
Figura 53. Cargas térmicas do caso sem forro
Figura 54. Freqüência de temperaturas do caso base e caso de coberta sem forro
A primeira análise de desempenho do caso mostra que a ausência de forro ocasionou
ganho de calor e consequentemente a freqüência de temperaturas mais altas, diminuindo as
horas dentro da zona de conforto em todos os ambientes em relação ao caso base: 4% a menos
no quarto 1, 3% no quarto 2 e sala (Tabela 16). Temperaturas mais baixas também foram
registradas, aumentando o número de horas dentro da zona de desconforto ao frio em
pequenas porcentagens: 1% no quarto 1 e 2 e 3% na sala. A ocorrência de horas dentro da
zona de conforto com uso de ventilação teve um aumento de 2% em média em todos os
ambientes. Ocorreram poucas horas de desconforto ao calor, sem coincidir com o horário
principal de ocupação, e sendo menor que 1% no momento de ocupação da sala. Quase todo o
Resultados 72
período considerado de ocupação da sala mostra-se com necessidade de uso de ventilação
para atingir conforto.
Praticamente as mesmas tendências foram observadas com o índice de Nicol e
Humphreys (2002): pequeno aumento de ocorrência de desconforto ao frio (em média 1%),
redução de ocorrência de conforto e aumento da necessidade de uso de ventilação. Apenas as
variações de ocorrências de conforto e de conforto com ventilação foram maiores. A redução
de horas de conforto foi de 6% no quarto 1, 5% no quarto 2 e 8% na sala. O aumento da
necessidade do uso de ventilação foi de 5% no quarto 1, 4% no quarto 2 e 6% na sala. A
ocorrência de desconforto ao calor foi muito pequena. Mais uma vez o índice mostra-se pouco
tolerante a baixas temperaturas, apresentando grande ocorrência de desconforto ao frio e
muito restritivo, e pouca ocorrência de conforto.
Tabela 16 – Análise de desempenho C2 – Coberta sem forro
Ambiente Índice de Auliciems (1981) Índice de Nicol e Humphreys
(2002)
Índice de de Dear e Brager
(2002)
Quarto 1
Frio – 11%
Conforto - 59%
Conforto com uso de
ventilação - 29%
Calor - 1%
Frio – 40%
Conforto - 40%
Conforto com uso de
ventilação - 20%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 68%
Conforto com uso de
ventilação - 17%
Calor - 14%
Quarto 2
Frio – 11%
Conforto - 62%
Conforto com uso de
ventilação - 27%
Calor - 0%
Frio – 43%
Conforto - 41%
Conforto com uso de
ventilação - 16%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 72%
Conforto com uso de
ventilação - 18%
Calor - 10%
Sala
Frio – 6%
Conforto - 63%
Conforto com uso de
ventilação – 30,4%
Calor – 0,6%
Frio – 39%
Conforto - 41%
Conforto com uso de
ventilação - 20%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 68%
Conforto com uso de
ventilação - 18%
Calor - 14%
O índice de Dear e Brager (2002) apresentou as maiores modificações em relação aos
resultados do caso base. Único a apresentar horas dentro da zona de desconforto ao calor, teve
aumento de 8% e 9% nos quartos 1 e 2, respectivamente, e 11% de desconforto na sala.
Novamente ocorreram no período da tarde, quando são registradas as mais altas temperaturas,
comprometendo a ocupação da sala. Por outro lado, houve um aumento de 100% de
ocorrência de conforto nos quartos em seu horário de ocupação predominante, uma vez que a
ausência de forro aumenta a troca de calor à noite, onde são registradas menores temperaturas.
Resultados 73
3.1.5 Coberta clara e sem forro (C3)
A análise das cargas térmicas mostra a redução da carga de aquecimento por parte da
coberta (0,9kW) se comparado ao caso base. Quanto às cargas de resfriamento, a ausência de
forro faz com que a participação da coberta (-0,7kW) e paredes (paredes internas: -1,6kW)
sejam maiores na perda de calor. A ventilação (-1,3kW) e o piso (-0,9kW) continuam tendo
forte influência no resfriamento (Figura 55). O gráfico da Figura 56 mostra a menor
ocorrência de temperaturas mais altas e conseqüente maior ocorrência de temperaturas mais
baixas em relação ao caso base.
Figura 55. Carga térmica do caso sem forro e com cerâmica clara.
Figura 56. Freqüência de temperaturas do caso base e caso sem forro com cerâmica clara.
O uso de cerâmica clara e a ausência de forro causaram um aumento na ocorrência de
desconforto ao frio e de conforto, e redução da necessidade do uso de ventilação para atingir
Resultados 74
conforto quando comparado ao caso base (Tabela 17). Houve um aumento de 2% de horas
nos quartos de desconforto ao frio e 6% na sala, de 2% de horas de conforto nos quartos e
diminuição de 3% na sala, e redução de 4% das horas de conforto com uso de ventilação nos
quartos e de 3% na sala.
A análise de desempenho utilizando o índice de Nicol e Humphreys mostrou maior
diferença com relação ao caso base quanto à ocorrência de desconforto ao frio, com aumento
de 4% de horas em média nos quartos e 7% na sala. Houve também aumento de 1% de
conforto nos quartos e diminuição de 4% na sala. Observa-se a mesma variação de conforto
com o uso de ventilação que o encontrado no índice de Auliciems, e diminuição de 4% das
horas de conforto com uso de ventilação nos quartos e de 3% na sala.
A análise com o índice de Dear e Brager (2002) apresentou pela primeira vez registro
de horas em desconforto ao frio. Comparando-se ao caso base, as manhãs continuam em
conforto na maioria das horas, com ocorrência de apenas 1% de desconforto ao frio. No
entanto, este desconforto é mínimo e aparece apenas no final do horário de ocupação dos
quartos e no horário que sala apresenta menor chance de ser ocupada.
Tabela 17 – Análise de desempenho C3 – Coberta sem forro e com telha cerâmica clara
Ambiente Auliciems (1981) Nicol e Humphreys (2002) de Dear e Brager (2002)
Quarto 1
Frio – 12%
Conforto - 65%
Conforto com uso de
ventilação - 23%
Calor - 0%
Frio – 45%
Conforto - 45%
Conforto com uso de
ventilação - 10%
Calor - 0%
Frio – 1%
Conforto - 83%
Conforto com uso de
ventilação – 15,5%
Calor – 0,5%
Quarto 2
Frio – 12%
Conforto - 67%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 0%
Frio – 47%
Conforto - 45%
Conforto com uso de
ventilação - 8%
Calor - 0
Frio – 1%
Conforto - 87%
Conforto com uso de
ventilação - 13%
Calor - 0%
Sala
Frio – 9%
Conforto - 66%
Conforto com uso de
ventilação - 25%
Calor - 0%
Frio – 44%
Conforto - 45%
Conforto com uso de
ventilação - 11%
Calor - 0%
Frio – 1%
Conforto - 85%
Conforto com uso de
ventilação - 14%
Calor - 0%
Ainda pelo índice de Dear e Brager (2002), não há ocorrência de desconforto ao calor
e há uma redução da necessidade de uso de ventilação em relação ao caso base, sendo de 5%
no quarto 1, que possui fachada voltada para Oeste, e de 8% no quarto 2 e sala. Também
houve redução da ocorrência do uso de ventilação, que passou de 10h às 21h no caso base,
Resultados 75
para 11h às 18h neste caso. Os dois casos de uso de cerâmica clara mostram-se sem horários
de desconforto ao calor, porém a ausência de forro causa em média uma necessidade de 3%
de horas a mais com ventilação para que os ambientes se tornem confortáveis.
3.1.6 Parede escura (P1)
A análise de cargas térmicas mostra a alta influência das paredes (1,4kW) no
aquecimento com o aumento da sua absortância, superando o efeito da radiação transmitida
pelas aberturas (0,7kW). Quanto ao resfriamento, ocorre principalmente em função da
ventilação (-3,8kW), seguido pela influência do piso (-1,5kW) (Figura 57). A análise de
freqüência de temperaturas mostra a variação que ocorre em relação ao caso base, com maior
freqüência de temperaturas mais altas (Figura 58).
Figura 57. Cargas térmicas do caso com parede de alta absortância
Figura 58. Freqüência de temperatura do caso base e caso com paredes de alta absortância
Resultados 76
O aumento de absortância das paredes provoca maior entrada de carga térmica de
aquecimento por partes destas, conseqüentemente a ventilação retira mais calor do ambiente,
aumentando sua carga de resfriamento. O aumento da carga de aquecimento pelas paredes
provocou uma maior necessidade de ventilação para atingir conforto em todos os ambientes,
assim como um grande aumento da necessidade de ventilação, sendo necessária durante toda
tarde e à noite, até 23h, inclusive nos quartos (Tabela 18). O número de horas em desconforto
ao frio diminuiu em 1% em todos os ambientes e as horas em conforto diminuíram 4% em
média em relação ao caso base. O quarto 1 chegou a apresentar poucas horas em desconforto
ao calor, no entanto estas se apresentaram fora do período de ocupação do ambiente e em
quantidade diminuta.
De acordo com o índice de Nicol e Humphreys o número de horas em desconforto ao
frio sofreu redução bem maior em relação ao caso base que o registrado pelo índice de
Auliciems (1981): 4% a menos no quarto 1, 3% no quarto 2 e 6% na sala. A ocorrência de
conforto permaneceu quase inalterada. O aumento de ocorrência de conforto com ventilação
aumentou em 6% no quarto 1% no quarto 2 e 5% na sala, mesmas alterações registradas no
índice anterior.
Tabela 18 – Análise de desempenho P1 – Parede de alta transmitância e alta absortância
Ambiente Auliciems (1981) Nicol e Humphreys (2002) de Dear e Brager (2002)
Quarto 1
Frio – 9%
Conforto - 58%
Conforto com uso de
ventilação - 33%
Calor - 0%
Frio – 35%
Conforto - 44%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 63%
Conforto com uso de
ventilação - 20%
Calor - 17%
Quarto 2
Frio – 9%
Conforto - 62%
Conforto com uso de
ventilação - 29%
Calor - 0%
Frio – 39%
Conforto - 45%
Conforto com uso de
ventilação - 16%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 69%
Conforto com uso de
ventilação - 22%
Calor - 9%
Sala
Frio – 2%
Conforto - 65%
Conforto com uso de
ventilação - 33%
Calor - 0%
Frio – 31%
Conforto - 50%
Conforto com uso de
ventilação - 19%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 66%
Conforto com uso de
ventilação - 24%
Calor - 10%
Novamente a análise de desempenho utilizando o índice de Dear e Brager (2002)
mostrou ser mais sensível às modificações ocorridas, com grandes alterações de ocorrências
em geral. A ocorrência de desconforto ao calor sofreu as maiores modificações com aumento
Resultados 77
de 8% na sala e 12% no quarto 1 (com uma fachada voltada para Oeste). A redução de
conforto foi de 9% nos quartos e 11% na sala. As ocorrências de conforto com ventilação
foram menores.
Em todos os índices nota-se que o uso de paredes de alta absortância repercutiu na
necessidade de maior uso de ventilação para atingir conforto., estendendo-se até a noite,
afetando o horário de ocupação dos quartos e diminuindo assim o desempenho térmico da
habitação.
3.1.7 Aberturas com sombreamento de 50% (S1)
As cargas térmicas encontradas foram aproximadamente às mesmas do caso base:
cargas de aquecimento principais advindas da coberta (1,8kW) e radiação (0,6 kW), e cargas
de resfriamento advindas da ventilação (–2,4kW) e piso (-1,1kW) (Figura 59).
Figura 59. Cargas térmicas do caso com sombreamento de 50%
Os casos com alteração no sombreamento das janelas foram os que sofreram menores
alterações na ocorrência de horas dentro das zonas térmicas. Esse comportamento pode ser
atribuído ao fato do protótipo ter sido estudado para obter o melhor desempenho possível
mesmo sem o uso de sombreamento e ao grande número de renovações do ar possibilitadas
pelo uso de ventilação cruzada em todos os ambientes.
Resultados 78
A Figura 60 mostra a freqüência de temperatura dos casos base e do caso com
sombreamento de 50%, confirmando a mínima alteração nas temperaturas registradas.
Figura 60. Frequência de temperatura dos casos base e caso com sombreamento de 50%.
A análise feita utilizando o primeiro e segundo índices não acusam nenhuma alteração
nas zonas térmicas (Tabela 19).
Os resultados do último índice manifestam alguma alteração de resultados em relação
ao caso base, apesar desta não ultrapassar 1% na diminuição de horas dentro da zona de
desconforto ao calor nos quartos.
Tabela 19 – Análise de desempenho S1 – Sombreamento de 50%
Ambiente Auliciems (1981) Nicol e Humphreys (2002) de Dear e Brager (2002)
Quarto 1
Frio – 10%
Conforto - 63%
Conforto com uso de
ventilação - 27%
Calor - 0%
Frio – 39%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação - 15%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 75%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 4%
Quarto 2
Frio – 10%
Conforto - 65%
Conforto com uso de
ventilação - 25%
Calor - 0%
Frio – 42%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação - 12%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 78%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 1%
Sala
Frio – 3%
Conforto - 69%
Conforto com uso de
ventilação - 28%
Calor - 0%
Frio – 37%
Conforto - 49%
Conforto com uso de
ventilação - 14%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 77%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 2%
Resultados 79
3.1.8 Aberturas com sombreamento de 100% (S2)
Da mesma forma que o caso de sombreamento de 50%, as alterações ocorridas foram
mínimas. Houve pequena redução de 0,1kW na carga de aquecimento de radiação transmitida
pelas aberturas (0,5kW) e redução de 0,1kW na carga de resfriamento da ventilação (-2,3kW).
A Figura 62 mostra a freqüência de temperaturas praticamente idêntica registrada nos dois
casos. A maior diferença de temperatura entre este caso e o caso base encontrada foi de 1,3ºC.
Figura 61. Cargas térmicas do caso com sombreamento de 100%
Figura 62. Frequência de temperatura dos caso base e caso com sombreamento de 100%
A análise realizada com o primeiro índice não demonstra nenhuma alteração nas zonas
térmicas (Tabela 20).
Resultados 80
O segundo índice acusou uma pequena alteração na zona térmica de desconforto ao
frio com o aumento da ocorrência em 1% nos quartos e nenhuma alteração na sala e
diminuição de 1% no uso de ventilação para atingir conforto.
Os resultados da avaliação utilizando o terceiro índice acusaram uma pequena
alteração na zona térmica de desconforto ao calor. Houve diminuição do desconforto ao calor
em 2% das horas no quarto 1, mais afetado pela radiação por ter uma fachada voltada para
Oeste. As demais zonas sofreram alterações insignificantes, de no máximo 1%.
Tabela 20 – Análise de desempenho S2 – Sombreamento de 100%
Ambiente Auliciems (1981) Nicol e Humphreys (2002) de Dear e Brager (2002)
Quarto 1
Frio – 10%
Conforto - 63%
Conforto com uso de
ventilação - 27%
Calor - 0%
Frio – 40%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação -14%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 76%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 3%
Quarto 2
Frio – 10%
Conforto - 65%
Conforto com uso de
ventilação - 25%
Calor - 0%
Frio – 43%
Conforto - 46%
Conforto com uso de
ventilação - 11%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 79%
Conforto com uso de
ventilação - 19%
Calor - 2%
Sala
Frio – 3%
Conforto - 69%
Conforto com uso de
ventilação - 28%
Calor - 0%
Frio – 37%
Conforto - 49%
Conforto com uso de
ventilação - 14%
Calor - 0%
Frio – 0%
Conforto - 78%
Conforto com uso de
ventilação - 21%
Calor - 1%
3.2 ANÁLISE POR ESTAÇÕES DO ANO
Para o projetista, é importante identificar o período que ocorreram os períodos de
desconforto para poder amenizá-los por meio de recursos como geometria solar e ventilação
natural, as quais variam ao longo do ano. Por isso é discutida a alternativa gráfica de estações
do ano. Apesar da região de estudo não apresentar as quatro estações bem definidas,
possuindo apenas dois períodos característicos, aqui foram analisadas as quatro estações como
originalmente são divididas.
Resultados 81
Embora não apresente as temperaturas registradas o método deixa claro o grau de
desconforto atingido em cada época do ano. Utilizando-se os resultados do caso base e o
índice de Dear e Brager (2002) como exemplo e fazendo esta análise por estações do ano têm-
se os gráficos da Tabela 21.
Outono e inverno apresentam as menores taxas de horas com necessidade de
ventilação para atingir conforto (19% no outono e 11% no inverno e poucas horas em
desconforto por calor, apenas 1% no outono, evidenciando serem os meses mais amenos do
ano. Os períodos de primavera e verão apresentam maior necessidade de uso de ventilação
para atingir conforto durante a tarde e maiores taxas de desconforto ao calor. As noites e
manhãs encontra-se em conforto em todas as estações, estando as maiores alterações de
temperaturas ligadas ao período da tarde.
Figura 63. Gráficos separados por estações.
Tabela 21– Análise de desempenho de caso dividido nas estações do ano
Outono Inverno Primavera Verão
Frio – 0%
Conforto - 80%
Conf. + vent. - 19%
Calor - 1%
Frio – 0%
Conforto - 89%
Conf. + vent. - 11%
Calor - 0
Frio – 0%
Conforto - 71%
Conf. + vent. - 28%
Calor - 1%
Frio – 0%
Conforto - 67%
Conf. + vent. - 28%
Calor - 5%
Resultados 82
3.3 FANGER E FANGER ESTENDIDO
A aplicação de Fanger e de Fanger estendido aos resultados das simulações, conforme
Tabela 22 e Figura 64, confirma a maior tolerância ao calor para o modelo de Fanger
estendido. Dessa forma, as ocorrências de desconforto ao frio desaparecem, as de desconforto
ao calor diminuem, assim como as ocorrências de conforto com movimento de ar.
Observa-se uma significativa ocorrência de desconforto ao frio para os casos
analisados por meio do modelo de Fanger. Trata-se de um método mais sensível às diferenças
entre os modelos.
Tabela 22. Classificação de ocorrências de conforto para o método de Fanger/Fanger estendido.
Casos Frio Conforto Conforto com
movimento de ar Calor
Clima 37% / 0% 52% / 95% 11% / 5% 1% / 0%
Caso base 15% / 0% 62% / 85% 20% / 14% 3% / 1%
Coberta clara 19% / 0% 69% / 95% 11% / 5% 0% / 0%
Coberta sem forro 18% / 0% 50% / 74% 19% / 17% 13% / 9%
Coberta clara sem forro 25% / 0% 61% / 93% 13% / 7% 1% / 0%
Parede escura 11% / 0% 54% / 74% 25% / 21% 10% / 6%
Figura 64. Classificação de ocorrências de conforto para o método de Fanger e Fanger estendido.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
oco
rrên
cias
casos analisados
calor conforto com movimento de ar conforto frio
Resultados 83
3.4 GRAUS-HORA
A quantificação dos graus-hora considerando 26°C como referência, demonstra que o
clima tem o menor número de graus-hora, seguido de coberta clara, coberta clara sem forro,
caso base, coberta sem forro e parede escura (Figura 65).
Figura 65. Comparação de casos analisados por meio do graus-hora.
Com a classificação de graus-hora por hora do dia, é possível identificar na Figura 66
que o comportamento ao longo do dia pode ser diferente. Por exemplo, o caso com coberta
sem forro apresenta maior número de graus-hora nas primeiras horas do dia, enquanto que o
caso com paredes escuras ocorre o oposto, com maior número de graus-hora no final do dia e
à noite.
Figura 66. Quantificação de graus-hora mensal para os casos analisados.
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
CLIMA CASO BASE COBERTA CLARA COBERTA SEM FORRO
COBERTA CLARA SEM FORRO
PAREDE ESCURA
grau
s-h
ora
(°C
.h)
casos analisados
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
grau
s-h
ora
(°C
.h)
horas do dia
CLIMA COBERTA CLARA COBERTA CLARA SEM FORRO CASO BASE COBERTA SEM FORRO PAREDE ESCURA
Resultados 84
A escolha da temperatura limite pode reduzir as diferenças entre os modelos. A
comparação entre os resultados com diferentes temperaturas demonstram pequenas variações
no gráfico da Figura 67. Entretanto, se considerar o clima externo como referência, pode
haver mudanças na seleção dos melhores e piores desempenhos (Tabela 23). Ao adotar 28°C
ao invés de 26°C, o caso simulado com coberta clara passa a ter um desempenho melhor do
que o clima externo; o caso com coberta sem forro se torna pior que o caso com parede
escura. Ao mudar para 30°C, segue as mesmas tendências encontradas para as temperaturas
de 28°C, porém as diferenças se tornam muito maiores. Para temperaturas de 32°C, em que as
diferenças são pequenas, se torna inadequado referenciar o desempenho em relação ao
exterior.
Figura 67. Comparação entre a quantificação de graus-hora para diferentes limites de temperatura de
bulbo seco do ar.
Tabela 23. Diferenças entre o número de graus-hora de cada caso simulado em relação à temperatura de
temperatura de
referência
coberta
clara
coberta clara sem
forro caso base coberta sem forro
parede
escura
26°C 4% 8% 26% 46% 50%
28°C -6% 7% 30% 83% 70%
30°C -22% 12% 64% 281% 175%
32°C -99% -34% 176% 5044% 1271%
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
CLIMA COBERTA CLARA COBERTA CLARA SEM FORRO
CASO BASE COBERTA SEM FORRO
PAREDE ESCURA
grau
s-h
ora
(°C
.h)
casos analisados
26°C 28°C 30°C 32°C
Resultados 85
3.5 SIMULAÇÕES DE CONSUMO DE ENERGIA
Os resultados de consumo de energia demonstram que as diferenças entre os casos
analisados podem apresentar maiores magnitudes do que os métodos que consideram
condicionamento passivo (Figura 68). Como a temperatura do ar interno fica constante, as
trocas de calor também são influenciadas. As reduções das transmitâncias térmicas da coberta
favorecem a redução do consumo de energia porque o desempenho noturno compensa o
diurno.
Figura 68. Comparação entre a quantificação de consumo de energia para diferentes limites de
temperatura.
3.6 INFLUÊNCIA DA UMIDADE RELATIVA DO AR
Utilizando o programa Psychrometric Chart (MARSH, 2006) e adotando resistência de
roupa de 0,2 clo, metabolismo de 0,8 met, ar parado e temperatura radiante média, foi
delineada a área para PMV> 0,5 e PMV < -0,5 em branco, na Figura 69 para avaliação da
influência da umidade relativa do ar. Como pode ser observada na carta psicrométrica, a
influência da umidade relativa do ar é pouco significativa.
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
caso base coberta clara
coberta sem forro
coberta clara sem
forro
parede escura
con
sum
o d
e e
ne
rgia
(kW
h)
alternativas
resfriamento (kWh) iluminação (kWh) equipamentos (kWh)
Resultados 86
Figura 69. Influência da umidade relativa na determinação da zona de conforto térmico para o método de
Fanger.
3.7 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
A comparação dos resultados requer uma maneira simplificada para manusear os
muitos dados produzidos. Por isso, foi adotada a contagem anual ao invés da contagem por
horas do dia. Conforme
Figura 70, observa-se que os índices de Auliciems, e de Nicol e Humphreys
apresentam maiores ocorrência de resultados dentro da zona de desconforto ao frio e menores
variações de resultados para os diferentes casos simulados. Os índices de Dear e Brager e a
contagem de graus-hora apresentaram maiores similaridades de resultados e maiores
variações para os diferentes casos analisados.
Quanto às variáveis utilizadas, o uso de dois sistemas construtivos na envoltória com
valores para fator de calor solar maiores que os permitidos pela norma (coberta sem forro e
parede de alta absortância) mostraram maiores prejuízos no desempenho do protótipo, com os
maiores registros de horas em desconforto ao calor, confirmando serem valores que
comprometem o desempenho da habitação. Apesar do material utilizado nas paredes do caso
base ter maior transmitância que a estipulada na norma (3,03W/m².K), sua utilização aliada a
uma baixa absortância possibilita bom desempenho, tendo baixo fator de calor solar.
Apesar de ser uma estratégia bioclimática importante no desempenho de habitações, o
sombreamento das aberturas não resultou em grandes modificações no desempenho desta vez,
Resultados 87
possivelmente ocasionado pela alta taxa de renovação do ar encontrada na habitação,
resultante da ventilação cruzada existente em todos os ambientes.
O Quadro 1 mostra o quadro com a classificação por ordem de desempenho segundo
os métodos de avaliação mostrando as alterações ocorridas de acordo com o método utilizado,
indicando como a escolha do método de avaliação influencia o resultado
Figura 70. Gráfico de desempenho térmico das variáveis do modelo simuladas utilizando diferentes
métodos de classificação de
conforto
Resultados 88
Quadro 1. Classificação dos melhores desempenhos segundo os métodos de avaliação.
Classificação por ordem de ocorrências de conforto Classificação por ordem de ocorrências de conforto e movimento de ar
Graus-hora Auliciems
(1981)
Nicol e
Humphreys
(2002)
Dear e Brager
(2002) Fanger
Auliciems
(1981)
Nicol e
Humphreys
(2002)
Dear e Brager
(2002) Fanger
Melhor
Caso
Pior
Caso
coberta clara coberta clara coberta clara coberta clara parede escura parede escura coberta clara caso base clima
caso base parede escura coberta clara
sem forro caso base caso base caso base
coberta clara sem
forro coberta clara coberta clara
coberta clara
sem forro caso base clima
coberta clara
sem forro coberta clara coberta sem forro caso base parede escura
coberta clara
sem forro
parede escura coberta clara sem
forro caso base parede escura
coberta sem
forro coberta clara clima
coberta clara
sem forro caso base
coberta sem
forro coberta sem forro
coberta sem
forro clima
coberta clara
sem forro
coberta clara sem
forro parede escura
coberta sem
forro
coberta sem
forro
clima clima parede escura coberta sem
forro clima clima coberta sem forro clima parede escura
Conclusões 89
4 CONCLUSÕES
Foram selecionados os principais modelos de classificação de conforto térmico
indicados para o clima em estudo; três índices de conforto adaptativo, os modelos de Fanger e
Fanger estendido e método de classificação graus-hora. O modelo de Fanger foi adotado
devido à concordância dos resultados encontrados com o critério de conforto térmico
desenvolvido para o clima em questão por Araújo (2001), que não foi adotado por ter sido
encontrado para diferente condição de ocupação e entender-se que não se aplica ao estudo em
questão. O modelo de Fanger estendido também foi adotado por ser mais tolerante às
condições de adaptabilidade do ocupante de habitações.
Os três índices de conforto adaptativo escolhidos foram o índice de Auliciems 1981,
de Nicol e Humphreys, 2002 e de De Dear e Brager, 2002. De acordo com os resultados
obtidos entendeu-se que o índice de Dear e Brager (2002) é o mais recomendado para análise
de desempenho para o estudo. Além de se tratar de índice adaptativo (leva em consideração o
princípio de acomodação do individuo ao ambiente), considerar a influência da temperatura
radiante média, utilizando a temperatura operativa para cálculo de conforto e utilizar a
diferença entre temperatura radiante e temperatura do ar na equação para aumento da
temperatura de calor em decorrência do uso da velocidade do ar, este índice se mostrou mais
sensível as alterações das variáveis apresentando maiores modificações na ocorrência de horas
dentro das zonas térmicas e cobrindo a maior faixa de zonas térmicas e uma maior linearidade
com o método de graus-hora, que é usado na regulamentação do nível de eficiência
energética.
Avaliações do desempenho térmico de uma edificação com base no método de graus-
hora dependem da escolha da temperatura limite de conforto térmico. Análises comparativas
entre alternativas que buscam o melhoramento do desempenho de um projeto baseados em
temperaturas limites diferentes geraram resultados diferentes, mostrando que o aumento desta
temperatura altera os resultados entre os modelos, reduzindo as diferenças entre eles.
A saída gráfica elaborada para visualização dos resultados das simulações foi
desenvolvida através da contagem de horas de conforto e desconforto nas 24 horas do dia em
todas as horas do ano resultando numa grande quantidade de dados para serem analisados,
agrupados da melhor maneira encontrada para visualização. O gráfico resultante mostrou ser
Conclusões 90
adequado para apontar as variações de temperatura ao longo do dia, durante todas as horas do
ano, possibilitando a identificação do grau de desconforto registrado e de momentos mais
adequados para ocupação dos ambientes. Entretanto, deixa de mostrar pequenas diferenças na
freqüência de horas ocorridas quando estas ocorrem dentro da mesma zona térmica não
acarretando grande perda de informação uma vez que a diferença de freqüência nas
temperaturas é relativamente pequena, não chegando a influenciar o nível de conforto ou
desconforto sentido.
A análise de desempenho foi ainda dividida em menores espaços de tempo (estações
do ano) permitindo um exame mais específico sobre os períodos do ano com clima mais
rígido ou mais ameno e assim possibilitando melhor estudo das necessidades de cada
momento para atingir conforto na edificação.
A análise de ocorrência de conforto ou desconforto nas horas do dia demonstra ser
eficaz para identificar desempenho da habitação, o que é essencial para tomar as previdências
de melhoria do projeto arquitetônico. A análise se torna ainda mais eficaz ao separá-la por
estações por apresentam desempenho mais específicos.
4.1 INCERTEZAS EXPERIMENTAIS
Os resultados das simulações computacionais derivam de um caso base não calibrado,
cujos resultados não apresentam comprovações. Como seu propósito foi somente subsidiar as
análises dos métodos, para produzir variações significativas no desempenho térmico com
mudanças de variáveis arquitetônicas, recomenda-se precaução no seu uso, se referenciados
em futuros trabalhos.
O emprego de um arquivo climático do tipo TRY implica em simplificações que
podem influenciar os resultados das simulações, pois se trata de um arquivo de 1954, obtido
de uma estação climatológica localizada em área de pouca densidade populacional (no
aeroporto), de um ano obtido por critério de temperatura de bulbo seco, cujos dados de
radiação solar foram obtidos indiretamente.
Conclusões 91
4.2 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
Recomenda-se estudos que ponderem a importância das ocorrências de conforto ou
desconforto com os períodos de maior chance de ocupação dos ambientes, para que haja
relação entre os critérios de avaliação com o período em que devem ser analisados. Por
exemplo, um quarto preferencialmente deve proporcionar mais conforto à noite do que
durante o dia, entretanto os métodos ignoram isso.
Outro aspecto que se recomenda é a ponderação diferenciada da ocorrência da zona de
conforto e da de conforto com movimento de ar, atribuindo pesos para cada ocorrência.
Referências bibliográficas 92
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Apêndices 100
6 ANEXOS
Anexo 6-1. Comparação de métodos de avaliação de conforto térmico.
Tabela 24. Cálculo de PMV, PPD e PMV estendido a partir dos dados de campo analisados por Araújo.
contador TBS UR TRM V clo met PMV
PMV
estendido
ocorrência de conforto
Araújo PMV
PMV
estendido
1 24,7 82,00% 24,85 0,03 0,55 1,1 0,12 0,06 não sim sim
2 25,65 81,00% 26,35 0,29 0,55 1,1 0,05 0,02 sim sim sim
3 25,8 84,50% 27,55 0,30 0,55 1,1 0,26 0,13 sim sim sim
4 25,95 78,50% 29,00 0,74 0,55 1,1 -0,05 -0,02 sim sim sim
5 25,95 76,50% 26,10 0,30 0,55 1,1 0,03 0,01 sim sim sim
6 25,95 76,50% 25,85 0,30 0,55 1,1 0,00 0,00 não sim sim
7 26 87,50% 27,05 0,35 0,55 1,1 0,19 0,09 sim sim sim
8 26,05 81,50% 27,30 0,24 0,55 1,1 0,35 0,18 sim sim sim
9 26,35 74,00% 27,75 0,53 0,55 1,1 0,07 0,03 sim sim sim
10 26,65 73,00% 28,15 0,72 0,55 1,1 0,05 0,03 sim sim sim
11 26,7 71,50% 29,40 1,19 0,55 1,1 -0,07 -0,04 não sim sim
12 26,7 76,00% 27,45 0,39 0,55 1,1 0,29 0,14 sim sim sim
13 26,7 77,50% 26,70 0,34 0,55 1,1 0,26 0,13 sim sim sim
14 26,7 61,50% 27,55 0,84 0,55 1,1 -0,18 -0,09 não sim sim
15 27,1 75,50% 27,85 0,02 0,55 1,1 0,99 0,49 não não não
16 27,2 75,50% 27,85 0,02 0,55 1,1 1,01 0,50 não não não
17 27,2 75,50% 27,85 0,02 0,55 1,1 1,01 0,50 não não não
18 27,5 81,50% 30,65 0,34 0,55 1,1 1,03 0,52 não não não
19 27,9 75,00% 28,80 1,06 0,55 1,1 0,38 0,19 não sim sim
20 27,95 77,50% 28,45 0,29 0,55 1,1 0,87 0,44 sim não sim
21 28 75,00% 28,80 1,07 0,55 1,1 0,41 0,21 não sim sim
22 28 76,00% 28,95 0,32 0,55 1,1 0,91 0,46 sim não sim
23 28,4 73,00% 28,65 0,11 0,55 1,1 1,25 0,62 não não não
24 28,4 73,00% 28,65 0,11 0,55 1,1 1,25 0,62 não não não
25 28,45 62,50% 30,25 0,12 0,55 1,1 1,39 0,69 não não não
26 28,45 62,50% 30,25 0,14 0,55 1,1 1,34 0,67 não não não
Apêndices 101
27 28,6 71,00% 28,40 0,11 0,55 1,1 1,23 0,61 não não não
28 28,75 71,00% 29,25 0,35 0,55 1,1 1,07 0,54 não não não
29 28,8 59,50% 30,10 0,14 0,55 1,1 1,36 0,68 não não não
30 28,8 59,50% 30,05 0,14 0,55 1,1 1,35 0,68 não não não
31 29,15 70,50% 30,75 1,10 0,55 1,1 0,98 0,49 não não não
32 29,25 64,00% 30,05 0,08 0,55 1,1 1,60 0,80 não não não
33 29,3 73,50% 30,80 0,72 0,55 1,1 1,22 0,61 não não não
34 29,4 73,50% 30,70 0,73 0,55 1,1 1,23 0,62 não não não
35 29,5 72,50% 30,25 0,33 0,55 1,1 1,44 0,72 não não não
36 29,6 64,50% 30,10 0,06 0,55 1,1 1,71 0,85 não não não
37 29,65 76,00% 29,75 0,25 0,55 1,1 1,51 0,75 não não não
38 29,8 60,00% 31,95 0,08 0,55 1,1 1,95 0,98 não não não
39 29,8 60,00% 31,95 0,08 0,55 1,1 1,95 0,98 não não não
40 30,1 57,00% 31,25 0,08 0,55 1,1 1,86 0,93 não não não
41 30,1 59,00% 30,70 0,06 0,55 1,1 1,83 0,92 não não não
42 30,15 58,00% 31,30 0,09 0,55 1,1 1,87 0,94 não não não
43 30,3 74,00% 30,90 0,22 0,55 1,1 1,83 0,92 não não não
Apêndices 102
Anexo 6-2. Detalhe da planilha desenvolvida para cálculo de PMV e PPD.
Figura 71. Saída gráfica da planilha eletrônica “CALCULO DE PMV E PPD_v8.2_IP.xlsx”, desenvolvida
para cálculo de PMV e PPD.